Question

8．□H₂O₂+口KMnO₄+口H₂SO₄→口K₂SO₄+口O₂↑+口MnSO₄+□H₂O（未配平）
某化學研究性學習小組在做此實驗時發(fā)觀：在敞口容器中，當H₂O₂與酸化的KMnO₄溶液混合時，開始放出氧氣的速率很慢，一段時間后產(chǎn)生氧氣的速率很迅速，經(jīng)過測定發(fā)現(xiàn)溶液中溫度變化不大，學生百思不得其解，經(jīng)向老師詢問，老師說：影響化學反應速率的外界因素有濃度、溫度、壓強和催化劑，現(xiàn)隨著反應的進行，反應物的濃度在逐漸降低，敞口容器的壓強不受影響，反應的溫度變化不大，則可能的因素是催化劑的影響，在老師的提示下學生又做了三個對比實驗如下：
（1）將H₂O₂與酸化的KMnO₄溶液混合
（2）將H₂O₂與酸化的KMnO₄溶液混合起始時加入少量的硫酸鉀
（3）將H₂O₂與酸化的KMnO₄溶液混合，起始時加入少量MnSO₄固體
（4）將H₂O₂與酸化的KMnO₄溶液混合，起始時加入少量水
結(jié)果發(fā)現(xiàn)（1）、（2）起始反應反應速率差不多，（4）的起始反應速率比（1）、（2）慢，（3）的起始反應速率很快
試回答：
（1）配平化學反應方程式，并標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目
□H₂O₂+口KMnO₄+口H₂SO₄→口K₂SO₄+口O₂↑+口MnSO₄+□H₂O
（2）將實驗（2）補充完整
（3）解釋（1）實驗中反應速率的變化現(xiàn)象的原因是：生成的產(chǎn)物對反應起了催化作用，由題意信息可知起催化劑作用的為硫酸錳；．

Answer 1

分析 （1）反應中物質(zhì)的化合價變化：KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價由+7價→+2價，一個KMnO₄分子得5個電子；H₂O₂→O₂，O由-1價變成0價，一個H₂O₂分子失去2個電子，依據(jù)氧化還原反應得失電子守恒、原子個數(shù)守恒配平方程式；
（2）依據(jù)（3）（4）可知可知實驗設(shè)計分別驗證加入不同產(chǎn)物對反應速率的影響，（2）改變條件為加入少量的硫酸鉀；
（3）結(jié)果發(fā)現(xiàn)（1）、（2）起始反應反應速率差不多，說明改變硫酸鉀的濃度對反應速率無影響，（4）的起始反應速率比（1）、（2）慢，說明加水稀釋后，各物質(zhì)濃度減小，反應速率減慢；（3）的起始反應速率很快，說明硫酸錳對此反應起催化作用．

解答 解：（1）反應中物質(zhì)的化合價變化：KMnO₄→MnSO₄，Mn元素化合價由+7價→+2價，一個KMnO₄分子得5個電子；H₂O₂→O₂，O由-1價變成0價，一個H₂O₂分子失去2個電子，所以其最小公倍數(shù)為10，故高錳酸鉀的計量數(shù)為2，雙氧水的計量數(shù)為5，然后根據(jù)原子守恒配平其它元素，所以其方程式為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=1K₂SO₄+5O₂↑+2MnSO₄+8H₂O；電子轉(zhuǎn)移方向與數(shù)目用單線橋表示為：；

故答案為：5；2；3；1；5；2；8；；
（2）依據(jù)（3）（4）可知實驗設(shè)計分別驗證加入不同產(chǎn)物對反應速率的影響，所以（2）改變條件為加入少量的硫酸鉀；
故答案為：起始時加入少量的硫酸鉀；
（3）結(jié)果發(fā)現(xiàn)（1）、（2）起始反應反應速率差不多，說明改變硫酸鉀的濃度對反應速率無影響，（4）的起始反應速率比（1）、（2）慢，說明加水稀釋后，各物質(zhì)濃度減小，反應速率減慢；（3）的起始反應速率很快，說明硫酸錳對此反應起催化作用；所以（1）反應開始先慢后快是因為：生成的產(chǎn)物對反應起了催化作用，由題意信息可知起催化劑作用的為硫酸錳；
故答案為：生成的產(chǎn)物對反應起了催化作用，由題意信息可知起催化劑作用的為硫酸錳．

點評 本題考查了氧化還原方程式配制及有關(guān)反應速率影響因素實驗設(shè)計，明確氧化還原反應得失電子守恒規(guī)律，熟悉影響反應速率因素是解題關(guān)鍵，注意實驗設(shè)計的合理和嚴密性，題目難度中等．