Question

草酸作為一種重要的化工原料，某學習小組的同學擬以甘蔗渣為原料用水解一氧化一水解技術制取草酸。

Ⅰ、步驟④是減壓抽濾(見下圖)，其優點是：__________________________________________， 當抽濾完畢或中途停止抽濾時，為了防止自來水倒吸入B裝置，最佳的操作是___________。

Ⅱ、該小組同學為了確定產品H₂C₂O₄·xH₂O中的的x值，進行下列實驗：
①取w g產品配成100mL水溶液；
②量取25.00mL草酸溶液置于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄后，用濃度為c mol·L^-1KMnO₄溶液滴定。 請回答下列問題：
(1)實驗①中，需要用到的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、膠頭滴管和___________。
(2)寫出草酸溶液與酸性高錳酸鉀溶液反應的離子方程式：_____________________________。
(3)若滴定時，前后兩次讀數分別為a mL和b mL，由此計算出該草酸晶體的x值是__________
Ⅲ、該小組同學在做實驗Ⅱ②時發現向草酸溶液中逐滴加入高錳酸鉀溶液時，溶液褪色總是先慢后快，即反應速率由小變大。為此，他們設計了實驗進行探究：
【實驗用品】 儀器：試管(若干個并編號①，②，③…)、膠頭滴管(若干支)、秒表
試劑：0.1 mol/L H₂C₂O₄溶液、0.1 mol/L KMnO₄溶液、稀硫酸、MnSO₄固體
【實驗內容】
實驗(1)：在①號和②號試管中分別先加入5m1 0.1mol/L H₂C₂O₄溶液，然后各加10滴稀硫酸，且在②號試管中加入少量硫酸錳固體。再在兩支試管中各加入5滴0.1mol/LKMnO₄溶液。現象如下(表1)

編號	①號試管	②號試管
褪色時間	90s	5 s
實驗現象	均有氣泡產生；②號試管的溶液褪色比①號試管的溶液快，它們顏色變化如下：紫紅色→紅色→橙紅色→橙色→黃色→無色。

實驗(2)：在①號和②號試管中分別加入5m1 0.1mol/L H₂C₂O₄溶液，在②號試管中再滴加l0滴稀硫酸，然后在兩支試管中各加入5滴0.1 mol/L 的高錳酸鉀溶液。現象如下(表2)

編號	①號試管	②號試管
褪色時間	100 s	90 s
實驗現象	均有氣泡產生；②號試管的溶液褪色比①號試管的溶液快，它們顏色變化如下：紫紅色→紅色→橙紅色→橙色→黃色→無色。

實驗(3)：在①號、②號和③號試管中分別加入5m1 0.1mol/L H₂C₂O₄溶液，然后在①、②、③號試管中依次加入10滴、l mL、2 mL稀硫酸溶液，然后各加入5滴0.1 mol/L的高錳酸鉀溶液，然后置于溫度為65℃的水浴中加熱。觀察現象如下(表3)。

編號	①號試管	②號試管	③號試管
褪色時間	88 s	100 s	120 s
實驗現象	均有氣泡產生；①號試管的溶液褪色比②、③號試管的溶液快，它們顏色變化如下：紫紅色→紅色→橙紅色→橙色→黃色→無色。

(1)設計實驗(1)對應的假設是_________________________________________________。
實驗(1)得出的結論是____________________________________________________。
(2)由實驗(2)和實驗(3)得出的結論是_________________________________________m___。

Answer 1

(16分)Ⅰ、加快過濾速度、得到較干燥的沉淀；慢慢打開活塞d，然后關閉水龍頭； (2分+2分)
Ⅱ、(1)100mL容量瓶(1分)   (2)5 H₂C₂O₄+2MnO₄^- +6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O(2分) (3)  -5  (2分)
Ⅲ、(1)假設：反應產物中的Mn²⁺可能是反應的催化劑；(2分)
結論：Mn²⁺在反應中起到催化劑的作用，加快了反應速率；假設1成立。(2分)
(2)由表2和表3的實驗結果可知：硫酸對草酸和高錳酸鉀溶液的反應有影響。加入少量硫酸，可以促進草酸和高錳酸鉀溶液的反應，而加入大量硫酸，草酸和高錳酸鉀溶液的反應速率開始比較慢，隨著反應的進行，褪色速率加快；(2分)溫度對該反應速率影響不大。(1分)(其他合理答案也可以酌情給分)

解析試題分析：Ⅰ、減壓抽濾的優點是加快過濾速度、得到較干燥的沉淀。當抽濾完畢或中途停止抽濾時，為了防止自來水倒吸入B裝置，最佳的操作是慢慢打開活塞d，然后關閉水龍頭。
Ⅱ、(1)配制100ml物質的量濃度溶液還缺少的儀器應該是100mL容量瓶。
（2）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化草酸，則草酸溶液與酸性高錳酸鉀溶液反應的離子方程式是5H₂C₂O₄+2MnO₄^- +6H⁺＝2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O。
（3）若滴定時，前后兩次讀數分別為a mL和b mL，則消耗高錳酸鉀溶液的體積是（b－a）ml，所以根據反應的化學方程式可知，解得x＝。
Ⅲ、(1)由于在②號試管中加入少量硫酸錳固體，所以該實驗的假設是反應產物中的Mn²⁺可能是反應的催化劑。根據實驗現象可知，實驗(1)得出的結論是Mn²⁺在反應中起到催化劑的作用，加快了反應速率；假設1成立。
(2)由表2和表3的實驗結果可知，實驗(2)和實驗(3)得出的結論是硫酸對草酸和高錳酸鉀溶液的反應有影響。加入少量硫酸，可以促進草酸和高錳酸鉀溶液的反應，而加入大量硫酸，草酸和高錳酸鉀溶液的反應速率開始比較慢，隨著反應的進行，褪色速率加快；但溫度對該反應速率影響不大。
考點：考查一定物質的量濃度的配制、布氏漏斗的使用、氧化還原反應方程式的配平和計算以及外界條件對反應速率影響的實驗探究
點評：該題是高考中的常見題型，難度大，對學生的要求高。有利于培養學生規范嚴謹的實驗設計能力以及評價能力。該題綜合性強，難點較大，對學生的要求高。本題通過陌生情景考查化學反應速、影響化學反應速率的外界因素（濃度）、學生對圖表的觀察、分析以及學生對實驗數據的分析、整理、歸納等方面的思維能力，難度較大。解決該類試題應注意：①認真審題，明確實驗目的，理解直接測量與實驗目的間的邏輯和數學關系；②理解控制變量的思想在實驗設計和數據分析中的運用。