Question

4．某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用酸性KMnO₄溶液的濃度可選擇0.010mol•L^-1、0.0010mol•L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K．每次實(shí)驗(yàn)KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.10mol•L^-1）的用量均為2mL．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	T/K	催化劑的用量/g	酸性KMnO4溶液的濃度/mol•L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①	298	0.5	0.010	a．實(shí)驗(yàn)①和②探究酸性KMnO4溶液的濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； b．實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； c．實(shí)驗(yàn)①和④探究催化劑對(duì)該反應(yīng)速率的影響．
②	298	0.5	0.0010
③	323	0.5	0.010
④	298	0	0.010

（2）某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)①和②分別進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計(jì)時(shí)）：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溶液褪色所需時(shí)間 t/min
	第1次	第2次	第3次
①	14.0	13.0	11.0
②	6.0	7.0	7.0

①實(shí)驗(yàn)②中用KMnO₄的濃度變化來表示的平均反應(yīng)速率為1×10^-4mol•L^-1•min^-1（忽略混合前后溶液的體積變化）．
②該同學(xué)分析上述數(shù)據(jù)后得出“當(dāng)其他條件相同的情況下，酸性KMnO₄溶液的濃度越小，所需要的時(shí)間就越短，亦即其反應(yīng)速率越快”的結(jié)論，你認(rèn)為是否正確否（填“是”或“否”）．他認(rèn)為不用經(jīng)過計(jì)算，直接根據(jù)表中褪色時(shí)間的長(zhǎng)短就可以判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，你認(rèn)為是否可行否（填“是”或“否”），若不可行（若認(rèn)為可行則不填），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以直接通過觀察褪色時(shí)間的長(zhǎng)短來判斷的改進(jìn)方案：取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液，分別同時(shí)與體積相同、濃度相同的酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（2）①根據(jù)0.01KMnO₄酸性溶液前后三次褪色時(shí)間差距較大，應(yīng)舍去，所以用0.001KMnO₄酸性溶液三次褪色來計(jì)算：先求出反應(yīng)開始時(shí)c（KMnO₄），然后求出三次褪色的平均時(shí)間，最后根據(jù)v（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$來求解；
②因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，雖然KMnO₄濃度大反應(yīng)快，但KMnO₄的量也多，需要的時(shí)間也多，該結(jié)論錯(cuò)誤，故無法直接根據(jù)表中褪色時(shí)間的長(zhǎng)短就可以判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系；如果想通過直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，探究濃度、溫度、接觸面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，
則實(shí)驗(yàn)①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實(shí)驗(yàn)①③中只有溫度不同，其他條件相同；實(shí)驗(yàn)①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol•L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①				③； ④；
②	298	0.5	0.0010
③	323	0.5	0.010
④	298	0	0.010

（2）①反應(yīng)開始時(shí)高錳酸鉀的濃度為：c（KMnO₄）=$\frac{0.001mol/L×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L^-1，
反應(yīng)的平均時(shí)間為：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min，
實(shí)驗(yàn)②中用KMnO₄的濃度變化來表示的平均反應(yīng)速率為：v（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.00067mol/L}{6.7min}$=1×10^-4 mol•L^-1•min^-1，
故答案：1×10^-4mol•L^-1•min^-1；
②由題中數(shù)據(jù)知濃度大的褪色時(shí)間反而長(zhǎng)，因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，雖然KMnO₄濃度大反應(yīng)快，但KMnO₄的量也多，故該結(jié)論錯(cuò)誤，不經(jīng)過計(jì)算直接利用表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的；所以若想通過直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來判斷溶液濃度的大小，則必須保證KMnO₄酸性溶液的濃度相同，才能判斷H₂C₂O₄溶液濃度的大小
故答案為：否；否；取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時(shí)與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響、反應(yīng)速率的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，試題培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力．