Question

【題目】某化學(xué)實驗小組用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng)，研究外界條件反應(yīng)速率的影響，設(shè)計了如下探究實驗方案：

實驗	草酸溶液 (0.5mol/L)	高錳酸鉀 (0.5mol/L)	稀硫酸 (0.5mol/L)	硫酸錳 (0.5mol/L)	溫度	蒸餾水
①	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	25℃	1.0 mL
②	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	1.0 mL	25℃	0
③	8.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	25℃	Vx
④	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	35℃	1.0 mL

回答下列問題：

（1）本方案中用于設(shè)計實驗的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是____，實驗中預(yù)計通過觀察什么現(xiàn)象或測定什么數(shù)據(jù)來進行判斷：_____。

（2）該實驗的目的是____。

（3）實驗③中的Vx=____；實驗①和④測得反應(yīng)速率分別為v1、v4，則v1____v4(填：“＞”“＜”和“=”)

（4）實驗①中，c(Mn2+)與t關(guān)系如圖所示。AB段斜率明顯大于OA段斜率，除反應(yīng)可能放熱外，猜想還可能是_____，利用提供的試劑設(shè)計實驗III，驗證猜想。

提供的試劑：0.01mol/L酸性KMnO4溶液，0.1 mol/L草酸溶液，3mol/L硫酸，MnSO4溶液，MnSO4固體，蒸餾水

①補全實驗III的操作：向試管中先加入1mL 0.01mol/L酸性KMnO4溶液，再加入10滴3mol/L硫酸，然后加入少量的____，最后加入1mL 0.1 mol/L草酸溶液。

②若猜想成立，應(yīng)觀察到的實驗現(xiàn)象是_______。

Answer 1

【答案】2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 觀察溶液紫紅色褪去的快慢(或測定從反應(yīng)開始至溶液紫紅色褪去所用時間) 研究反應(yīng)物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 3.0 ＜ 產(chǎn)物中的Mn2+對該反應(yīng)有催化作用 MnSO4固體 加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺

【解析】

(1)實驗中酸性高錳酸鉀溶液氧化草酸，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，實驗中可通過觀察溶液紫紅色褪去的快慢或測定從反應(yīng)開始至溶液紫紅色褪去所用時間判斷反應(yīng)速率；

(2)結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析判斷該實驗的目的；

(3)實驗①和實驗③中只有草酸的濃度不同，所以探究草酸濃度對反應(yīng)速率的影響，因此溶液的體積應(yīng)該相同；實驗①和實驗④中溫度不同，溫度越高，反應(yīng)速率越快，據(jù)此判斷v1、v4大��；

(4)由于生成物中有錳離子產(chǎn)生，還可能是產(chǎn)物中的Mn2+對該反應(yīng)有催化作用。設(shè)計實驗驗證猜想時，可以加入MnSO4固體與實驗II對比，若猜想成立，加入MnSO4固體溶液紫色應(yīng)迅速變淺，據(jù)此分析解答。

(1)實驗中酸性高錳酸鉀溶液氧化草酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O；由于酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，所以實驗中可通過觀察溶液紫紅色褪去的快慢或測定從反應(yīng)開始至溶液紫紅色褪去所用時間來判斷反應(yīng)速率，故答案為：2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O；觀察溶液紫紅色褪去的快慢(或測定從反應(yīng)開始至溶液紫紅色褪去所用時間)；

(2)結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，該實驗的目的是研究反應(yīng)物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，故答案為：研究反應(yīng)物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；

(3)實驗①和實驗③中只有草酸的濃度不同，所以探究草酸濃度對反應(yīng)速率的影響，因此溶液的體積應(yīng)該相同，則實驗③中的Vx=3.0；實驗①和實驗④中溫度不同，溫度越高，反應(yīng)速率越快，則v1＜v4，故答案為：3.0；＜；

(4)由于生成物中有錳離子產(chǎn)生，所以AB段斜率明顯大于OA段斜率，除了反應(yīng)可能放熱外，還可能是產(chǎn)物中的Mn2+對該反應(yīng)有催化作用，故答案為：產(chǎn)物中的Mn2+對該反應(yīng)有催化作用；

①要驗證該反應(yīng)中生成的Mn2+對反應(yīng)有催化作用，可以通過加入MnSO4固體與實驗II對比，其他條件與實驗II相同，故實驗Ⅲ的操作為：向試管中先加入1mL0.01mol/L酸性KMnO4溶液，再加入10滴3mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固體，最后加入1mL0.1mol/L草酸溶液，故答案為：MnSO4固體；

②若猜想成立，則實驗III褪色迅速，可以觀察到：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺，故答案為：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺。