Question

某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應速率的因素．
（1）該反應的離子方程式為（提示：H₂C₂O₄的一級電離常數為5.4×10^-2）______．
（2）實驗條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均為2mL．如果要探究反應物濃度、溫度、催化劑對反應速率的影響，通過變換這些實驗條件，至少需要完成______個實驗進行對比即可得出結論．
（3）在其它條件相同的情況下，某同學改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測得以下實驗數據（從混合振蕩均勻開始計時）：

KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1	溶液褪色所需時間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①計算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應速率（忽略混合前后溶液的體積變化，寫出計算過程）．
②若不經過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系是否可行？______．若不可行（若認為可行則不填），請設計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發生氧化還原反應生成二價錳離子、二氧化碳和水，據此寫出離子方程式．
（2）所做的實驗至少有對比實驗、改變濃度的實驗、改變溫度的實驗、加催化劑的實驗．
（3）①根據v=計算．
②因顏色是由KMnO4產生，雖然KMnO4濃度大反應快，但KMnO4的量也多，故無法比較；如果想通過直接觀察褪色時間長短來判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同．
解答：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發生氧化還原反應生成二價錳離子、二氧化碳和水，
離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
 （2）要得出反應物濃度、溫度、催化劑對反應速率影響的結論至少要完成：①取不同濃度KMnO4溶液，在相同溫度下進行反應；②取同濃度KMnO4溶液，在不同溫度下進行反應；③取同濃度KMnO4溶溶，在同溫度且有催化劑的條件下進行反應；④取同濃度KMnO4溶液，在同溫度且不使用催化劑的條件下進行反應等3個實驗來進行對比．
故答案為：4． 
（3）①反應開始時：c（KMnO₄）==0.00067 mol?L^-1
反應時間：△t==6.7min   
KMnO₄的平均反應速率：
ν（KMnO₄）===1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案為：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1．
②由題中數據知濃度大的褪色時間反而長，因顏色是由KMnO₄產生，雖然KMnO₄濃度大反應快，但KMnO₄的量也多，故無法比較，故不經過計算直接利用表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系是不可行的；所以若想通過直接觀察褪色時間長短來判斷溶液濃度的大小，則必須保證KMnO₄酸性溶液的濃度相同，才能判斷H₂C₂O₄溶液濃度的大小．
故答案為：否（或：不可行）；      取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應．
點評：本題考查了影響化學反應速率的因素，難度不大，注意決定反應速率的是物質本身的性質，外界條件只是影響因素．