Question

1．某化學小組為了研究外界條件對化學反應(yīng)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

請回答：
（1）根據(jù)上表中的實驗數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應(yīng)速率增大．
（2）利用實驗1中數(shù)據(jù)計算，若用KMnO₄的濃度變化表示的反應(yīng)速率為：υ（KMnO₄）=1.5×10^-2mol/（L•min）．
（3）該小組同學根據(jù)經(jīng)驗繪制了n（Mn²⁺）隨時間變化趨勢的示意圖，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⁺）隨時間變化的趨勢應(yīng)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(shè)，并繼續(xù)進行實驗探究．

①該小組同學提出的假設(shè)是生成物中的MnSO₄為該反應(yīng)的催化劑（或Mn²⁺對該反應(yīng)有催化作用）．
②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白．

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0		t

③若該小組同學提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是與實驗1比較，溶液褪色所需時間短．
（4）工業(yè)上可用電解K₂MnO₄濃溶液的方法制取KMnO₄，則電解時，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；總方程式為2K₂MnO₄+2H₂O═2KMnO₄+2KOH+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是KMnO₄濃度，根據(jù)高錳酸鉀溶液溶液濃度不同對反應(yīng)速率的影響進行解答；
（2）先根據(jù)醋酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過量，然后根據(jù)不足量及反應(yīng)速率表達式計算出反應(yīng)速率；
（3）①由圖乙可知反應(yīng)開始后錳離子濃度增大，反應(yīng)速率增加的比較快，所以探究的是硫酸鎂在反應(yīng)中的作用；
②作對比實驗時，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，據(jù)此進行解答；
③若反應(yīng)加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時間減少；
（4）根據(jù)在電解槽中用鉑板作用陽極，鐵作陰極電解K₂MnO₄溶液得到KMnO₄，陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，陽極上錳酸根離子失電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成高錳酸根離子，兩電極方程式相加即可得總方程式．

解答 解：（1）從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是KMnO₄濃度；其他條件相同時，增大KMnO₄濃度，反應(yīng)速率增大，
故答案為：其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應(yīng)速率增大； 
（2）草酸的物質(zhì)的量為：0.6mol•L^-1×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2mol•L^-1×0.003L=0.0006mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0018mol：0.0006mol=3：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應(yīng)，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：$\frac{0.2mol/L×0.003L}{（3+2+3+2）×1{0}^{-3}L}$=0.06mol/L，
這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=$\frac{0.06mol/L}{4min}$=1.5×10^-2 mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-2 mol/（L•min）；
（3）①由圖乙可知反應(yīng)開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）為該反應(yīng)的催化劑，
故答案為：生成物中的MnSO₄為該反應(yīng)的催化劑（或Mn²⁺對該反應(yīng)有催化作用）；
②與實驗1作對比實驗，則加入的硫酸錳的量不同，其它條件必須相同，所以加入的少量固體為MnSO₄，
故答案為：MnSO₄；
③若該小組同學提出的假設(shè)成立，則反應(yīng)速率加快，溶液褪色的時間小于4min，從而說明Mn²⁺是催化劑，
故答案為：與實驗1比較，溶液褪色所需時間短（或所用時間（t）小于4min）；
（4）電解錳酸鉀溶液時，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為：2MnO₄^2--2e^-=2MnO₄^-，總方程式為：2MnO₄^2-+2H₂O=2MnO₄^-+H₂↑+2OH^-，
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；2MnO₄^2-+2H₂O=2MnO₄^-+H₂↑+2OH^-．

點評 本題主要結(jié)合實驗考查了影響化學反應(yīng)速率的因素、電解原理，題目難度中等，注意掌握溫度、催化劑對化學反應(yīng)速率的影響，明確電解原理及其應(yīng)用，解題關(guān)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(jié)論．