Question

【題目】某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：

（實驗內容及記錄）

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL				室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
3	1.0	4.0	2.0	3.0	3.9

請回答：

(1)寫出以上反應的化學方程式：______________________________________________

(2)根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是______________________________________________。

(3)利用實驗1中數據計算，若用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為：υ(KMnO4) = ___________。

(4)該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2+) 隨時間變化趨勢的示意圖，如圖1所示。但有同學查閱已有的實驗資料發現，該實驗過程中n(Mn2+) 隨時間變化的趨勢應如圖2所示。該小組同學根據圖2所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究。

①該小組同學提出的假設是____________________________________________________。

②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL				再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min
	0.6 mol/L 2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0	_____	t

③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是_____________________。

Answer 1

【答案】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 === K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O 其他條件相同時，增大H2C2O4濃度(或反應物濃度)，反應速率增大 0.04 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4為該反應的催化劑(或Mn2+對該反應有催化作用) MnSO4 與實驗1比較，溶液褪色所需時間短,或：所用時間(t)小于1.5min

【解析】

(1)本題的實驗原理是酸性高錳酸鉀氧化草酸,酸性高錳酸鉀褪色生成二價錳離子,草酸中的C被氧化為二氧化碳；

(2)從表中數據可以知道改變的條件是H2C2O4溶液的濃度,根據H2C2O4溶液濃度不同對反應速率的影響進行解答；

(3)先根據H2C2O4和高錳酸鉀的物質的量判斷過量,然后根據不足量及反應速率表達式計算出反應速率；
(4)①由圖乙可以知道反應開始后錳離子濃度增大,反應速率增加的比較快,所以探究的是硫酸錳在反應中的作用;
②作對比實驗時，除了加入硫酸錳不同外,其它量完全相同，據此進行解答；
③若反應加快，說明硫酸錳(Mn2+)是催化劑，反應過程中溶液褪色時間減少。

(1)本題的實驗原理是酸性高錳酸鉀氧化草酸,酸性高錳酸鉀褪色生成二價錳離子,草酸中的C被氧化為二氧化碳,化學方程式為:2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O；

(2)從表中數據可以知道改變的條件是H2C2O4溶液濃度;其他條件相同時，增大H2C2O4濃度,反應速率增大；
(3)草酸的物質的量為:0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質的量為:0.2mol/L×0.003L=0.0006mol,草酸和高錳酸鉀的物質的量之比為:0.0018mol：0.0006mol=3:1,顯然草酸過量,高錳酸鉀完全反應,混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為:0.2mol/L×0.003L÷(3+2+2+3)×10-3L=0.06mol/L,這段時間內平均反應速率υ(KMnO4) =0.06mol/L÷1.5min=0.04mol/(L.min)；

(4)①由圖乙可以知道反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應的催化劑；
②與實驗1作對比實驗，則加入的硫酸錳的量不同，其它條件必須相同，所以加入的少量固體為MnSO4；
③若該小組同學提出的假設成立，則反應速率加快，溶液褪色的時間小于1.5min，從而說明MnSO4(或Mn2+)為該反應的催化劑。