Question

10．草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液反應時，溶液褪色總是先慢后快，某學習小組探究反應過程中使褪色加快的主要原因，過程如下：
[查閱資料]KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反應歷程為：

[提出假設]
假設1：該反應為放熱反應
假設2：反應生成的Mn²⁺對該反應有催化作用
假設3：K⁺對該反應有催化作用
該小組同學未提出濃度使反應速率加快的假設，原因是反應物濃度降低，反應速率減慢．
[設計、完成實驗]
（1）稱取6.3g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O），配制500mL0.10mol/L H₂C₂O₄溶液．
①在上述過程中必須用到的2種定量儀器是托盤天平和500mL容量瓶．
②下列操作會使所配溶液濃度偏低的是AD（填下列選項的字母序號）．
A．稱取草酸晶體時，將草酸晶體放在托盤天平右盤
B．定容時俯視刻度線
C．將燒杯中溶液轉移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸餾水
D．搖勻后，發(fā)現(xiàn)溶液液面低于刻度線，立即用膠頭滴管加水再定容
（2）完成探究，記錄數(shù)據(jù)

實驗編號	燒杯中所加試劑及用量（mL）				控制   條件	溶液褪色時間（S）
	0.10mol/LH2C2O4 溶液	等濃度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制溫度65°	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固體	3.6
4	30	20	x	20	加入5mL0.10mol/LK2SO4	18

x=25時，假設2成立．
（3）由于KMnO₄能氧化水中有機物等因素，為配制好穩(wěn)定的KMnO₄溶液，其濃度需標定．取10.00mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液于錐形瓶中，加入10mL 0.50mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO₄溶液滴定至錐形瓶中恰好呈淺紫色，且半分鐘不褪色，記錄數(shù)據(jù)，平行三次實驗，平均消耗KMnO₄溶液40.00mL，則草酸溶液與酸性KMnO₄溶液反應的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．上述實驗中KMnO₄溶液的物質的量濃度為0.010mol/L．

Answer 1

分析 [提出假設]草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液反應時，溶液褪色總是先慢后快，而隨反應進行，濃度減�。�
[設計、完成實驗]（1）結合m=cVM計算；
①稱量固體質量需要托盤天平，配制溶液需要容量瓶；
②結合c=$\frac{n}{V}$及不當操作對n、V的影響分析濃度變化；
（2）由控制變量法可知，實驗3、4中只有催化劑不同，其它均相同，可說明生成的Mn²⁺對該反應有催化作用，反應速率加快；
（3）草酸溶液與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應，反應生成Mn²⁺、CO₂、H₂O，結合離子反應方程式計算KMnO₄溶液的物質的量濃度．

解答 解：[提出假設]草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液反應時，溶液褪色總是先慢后快，因為隨反應進行，反應物濃度降低，反應速率減慢，則探究反應過程中使褪色加快的主要原因不考慮濃度的影響，故答案為：反應物濃度降低，反應速率減慢；
[設計、完成實驗]（1）草酸晶體的質量為0.5L×0.1mol/L×126g/mol=6.3g，故答案為：6.3；
①稱量固體質量需要托盤天平，配制溶液需要容量瓶，則配制溶液必須用到的2種定量儀器是托盤天平和500mL容量瓶，故答案為：500mL容量瓶；
②A．稱取草酸晶體時，將草酸晶體放在托盤天平右盤，晶體質量偏小，則n偏小，所配溶液濃度偏低，故A選；
B．定容時俯視刻度線，水加少，V偏小，則所配溶液濃度偏高，故B不選；
C．將燒杯中溶液轉移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸餾水，對實驗無影響，所配溶液濃度不變，故C不選；
D．搖勻后，發(fā)現(xiàn)溶液液面低于刻度線，立即用膠頭滴管加水再定容，則V偏大，所配溶液濃度偏低，故D選；
故答案為：AD；
（2）由控制變量法可知，實驗3、4中只有催化劑不同，其它均相同，則x=30-5=25，可說明生成的Mn²⁺對該反應有催化作用，反應速率加快，故答案為：25；
（3）草酸溶液與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應，反應生成Mn²⁺、CO₂、H₂O，離子反應為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，n（H₂C₂O₄）=0.01L×0.10mol/L=0.001mol，由離子反應方程式可知KMnO₄溶液的物質的量濃度為$\frac{0.001mol×\frac{2}{5}}{0.04L}$=0.010mol/L，故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；0.010mol/L．

點評 本題考查影響反應速率的因素及溶液配制、濃度計算等，為高頻考點，把握反應速率的影響因素、控制變量法及離子反應的計算為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的綜合考查，題目難度不大．