Question

13．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：
【實驗原理】2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【實驗內(nèi)容及記錄】

實驗編號	實驗溫度	試管中所加試劑及其用量/mL				溶液褪至無色所需時間/min
		0.6mol/L H2C2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
①	25	3.0	V1	2.0	3.0	1.5
②	25	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
③	50	2.0	V2	2.0	3.0	1.0

（1）請完成此實驗設計，其中：V₁=2.0，V₂=3.0．
（2）實驗①、②探究的是濃度對化學反應速率的影響，根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結論是其他條件不變時，增大（減小）反應物濃度，加快（減慢）化學反應速率．
（3）探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇②③（填實驗編號）．
（4）利用實驗1中的數(shù)據(jù)，計算用KMnO₄表示的化學反應速率為1.0×10^-2mol/（L•min）．
（5）該小組同學根據(jù)經(jīng)驗繪制了n（Mn²⁺）隨時間變化的趨勢如圖1所示，但有同學查閱已有的實驗資料發(fā)現(xiàn)，該實驗過程中n（Mn²⁺）隨時間變化的實際趨勢如圖2所示．

該小組同學根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設，并設計以下實驗方案繼續(xù)進行實驗探究．

實驗編號	實驗溫度/℃	試管中所加試劑及其用量				再向試管中加 入某種固體	溶液褪至無色所需時間/min
		0.6mol/L H2C 2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
④	25	2.0	3.0	2.0	3.0	MnSO4	t

①該小組同學提出的假設是Mn²⁺對該反應有催化作用．
②若該小組同學提出的假設成立，應觀察到加入MnSO₄固體后，KMnO₄溶液比實驗②更快褪色現(xiàn)象．

Answer 1

分析 （1）利用實驗2、3中的數(shù)據(jù)，可知溶液的總體積為10.0mL，所以實驗1中V₁=2.0mL，V₂=3.0mL；
（2）實驗①、②其他條件相同，只有H₂C₂O₄濃度不同，則實驗①、②探究的是濃度對反應速率的影響，根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，實驗①的草酸濃度大，溶液褪至無色所需時間更短，則濃度大，反應速率大；
（3）實驗②和③的溫度不同，其他條件相同；
（4）溶液褪至無色即KMnO₄反應完所需時間為1.5min，計算出用KMnO₄表示的化學反應速率；
（5）①由圖2可知，反應開始后錳離子濃度增大，反應速率增加的比較快，所以探究的是錳離子在反應中的作用；
②若反應加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應過程中溶液褪色時間減少．

解答 解：（1）利用實驗2、3中的數(shù)據(jù)，可知溶液的總體積為10.0mL，所以實驗1中V₁=2.0mL，V₂=3.0mL，
故答案為：2.0；3.0；
（2）實驗①、②其他條件相同，只有H₂C₂O₄濃度不同，則實驗①、②探究的是濃度對反應速率的影響，根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，實驗①的草酸濃度大，溶液褪至無色所需時間更短，則濃度大，反應速率大，
故答案為：濃度，其他條件不變時，增大（減小）反應物濃度，加快（減慢）化學反應速率；
（3）為探究溫度對化學反應速率的影響，必須溫度不同，其他條件相同，實驗②和③滿足，
故答案為：②③；
（4）溶液褪至無色即KMnO₄反應完所需時間為1.5min，計算用KMnO₄表示的化學反應速率為v（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.05mol/L×3.0×1{0}^{-3}L}{10×1{0}^{-3}L×1.5min}$=1.0×10^-2mol/（L•min），
故答案為：1.0×10^-2mol/（L•min）；
（5）①由圖2可知，反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中Mn²⁺為該反應的催化劑，
故答案為：Mn²⁺對該反應有催化作用；
②若該小組同學提出的假設成立，則反應速率加快，加入MnSO₄固體后，KMnO₄溶液比實驗②更快褪色，從而說明Mn²⁺是催化劑，
故答案為：加入MnSO₄固體后，KMnO₄溶液比實驗②更快褪色．

點評 本題主要結合實驗考查了影響化學反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握濃度對化學反應速率的影響，解題關鍵是對比分析圖表中的數(shù)據(jù)找出相同點和不同點，然后得出合理結論，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．