Question

【題目】酸性 KMnO4 溶液能與草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng)。某化學(xué)探究小組利用反應(yīng)過程中溶液紫色消失快慢的 方法來研究影響反應(yīng)速率的因素。

I.實(shí)驗(yàn)前首先用濃度為 0.1000 mol/L 酸性 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的草酸溶液。

（1）寫出滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。

（2）下列有關(guān)一定物質(zhì)的量濃度溶液配制的說法中正確的是 。

A．把 15.8 g KMnO4 固體溶于 1 L 水中所得溶液物質(zhì)的量濃度為 0.1 mol/L

B．把 0.01 mol KMnO4 固體投入 100 mL 容量瓶中加水至刻度線，充分振蕩后，濃度為 0.1 mol/L

C．需要 90 mL 0.1 mol/L 的 KMnO4 溶液，應(yīng)準(zhǔn)確稱量 KMnO4 固體 1 58 g

D．定容時仰視容量瓶頸刻度線讀數(shù)，會使配制的溶液濃度偏高

II.通過滴定實(shí)驗(yàn)得到草酸溶液的濃度為 0.2000 mol/L。用該草酸溶液按下表進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)(每次實(shí)驗(yàn)草酸溶液的用量均為 8.00 mL)。

實(shí)驗(yàn)編號	溫度(℃)	催化劑用量(g)	酸性高錳酸鉀 溶液
			體積(mL)	濃度(mol/L)
1	25	0.5	4.00	0.1000
2	50	0.5	4.00	0.1000
3	25	0.5	4.00	0.0100
4	25	0	4.00	0.1000

（3）寫出表中實(shí)驗(yàn) 1 和實(shí)驗(yàn) 2 的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span> 。

（4）該小組同學(xué)對實(shí)驗(yàn) 1 和實(shí)驗(yàn) 3 分別進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，測得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(從混合振蕩均勻開始計時)：

實(shí)驗(yàn) 編號	溶液褪色所需時間 (min)
	第 1 次	第 2 次	第 3 次
1	14.0	13.0	11.0
2	6.5	6.7	6.8

分析上述數(shù)據(jù)后得出“其他條件相同時，酸性高錳酸鉀溶液的濃度越小，褪色時間就越短，即反應(yīng)速率就越快”的結(jié)論。甲同學(xué)認(rèn)為該小組“探究反應(yīng)物濃度對速率影響”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計中存在問題，從而得到了錯誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，甲同學(xué)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，請簡述甲同學(xué)改進(jìn) 的實(shí)驗(yàn)方案______________。

（5）該實(shí)驗(yàn)中使用的催化劑應(yīng)選擇 MnSO4 并非 MnCl2，原因可用離子方程式表示為________。

III.工業(yè)上可用軟錳礦(主要成分為 MnO2)經(jīng)下列生產(chǎn)過程制備高錳酸鉀。

①由軟錳礦提取得到 MnO2，然后在 MnO2、KOH 的熔融混合物中通入空氣可制得錳酸鉀(K2MnO4)；

②向錳酸鉀溶液中通入CO2可獲得高錳酸鉀。

（6）第①步生產(chǎn)過程中，在熔融混合物中通入空氣時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________。

（7）向錳酸鉀溶液中通入CO2可獲得高錳酸鉀，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________________。

Answer 1

【答案】

（1）2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

（2）C；（3）探究溫度不同對反應(yīng)速率的影響；

（4）其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應(yīng)，測量溶液褪色時間；

（5）2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O；

（6）2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O；（7）2:1

【解析】

試題分析：（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，把草酸中的C從+3價氧化成+4價的二氧化碳，Mn元素從+7價變化到+2價的錳離子，由于草酸分子中有2個C原子，所以高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)比例為 5：2，故反應(yīng)的方程式為：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案為：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

（2）A．15.8gKMnO4物質(zhì)的量為0.1mol，溶于1L水中所得溶液的體積大于1L，故A錯誤；B．固體應(yīng)先在燒杯中溶解，然后轉(zhuǎn)移入容量瓶，不能在容量瓶中溶解，故B錯誤；C．需要90mL的溶液，因?yàn)闆]有90mL容量瓶，故需要100mL容量瓶，經(jīng)計算得知：配制0.1mol/L的KMnO4溶液，應(yīng)準(zhǔn)確稱量固體1.58g，故C正確；D．定容時仰視容量瓶頸刻度線讀數(shù)，會使配制的溶液濃度偏低，故D錯誤，故選C；

（3）Ⅱ實(shí)驗(yàn)1、2反應(yīng)物用量完全相同，只有溫度不同，目的就在于探究溫度不同對反應(yīng)速率的影響；故答案為；探究溫度不同對反應(yīng)速率的影響；

（4）因根據(jù)表格中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，故答案為：其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應(yīng)，測量溶液褪色時間；

（5）酸性條件下，高錳酸根離子能將氯離子氧化成氯氣，自身被還原成二價錳離子，反應(yīng)方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O，故答案為：2MnO4-+10Cl-+16H+= 5Cl2↑+2Mn2++ 8H2O；

III．（6） 由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時發(fā)生反應(yīng)生成K2MnO4，根據(jù)元素守恒還應(yīng)生成水．反應(yīng)中錳元素由+4價升高為+6價，總升高2價，氧元素由0價降低為-2價，總共降低4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，所以MnO2系數(shù)2，O2系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒確定K2MnO4系數(shù)為2，根據(jù)鉀元素守恒確定KOH系數(shù)為4，根據(jù)氫元素守恒確定H2O系數(shù)為2，所以反應(yīng)化學(xué)方程式為2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O，故答案為：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；

（7）向錳酸鉀溶液中通入可獲得高錳酸鉀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+ MnO2+2K2CO3，反應(yīng)中氧化產(chǎn)物為KMnO4，還原產(chǎn)物為MnO2，物質(zhì)的量之比為2:1，故答案為：2:1。