Question

7．用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素．一實驗小組欲通過測定單位時間內(nèi)生成CO₂的速率，探究某種影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，設(shè)計實驗方案如表（KMnO₄溶液已酸化），實驗裝置如圖1：

實驗序號	A溶液	B溶液
①	20mL 0.1mol•L-1H2C2O4溶液	30mL 0.01mol•L-1KMnO4溶液
②	20mL 0.2mol•L-1H2C2O4溶液	30mL 0.01mol•L-1KMnO4溶液

（1）該反應(yīng)的離子方程為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．（已知H₂C₂O₄是二元弱酸）
（2）該實驗探究的是濃度因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．相同時間內(nèi)針筒中所得CO₂的體積大小關(guān)系是①＜②（填實驗序號）．
（3）若實驗①在2min末收集了2.24mL CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則在2min末，c（MnO₄^-）=0.0056mol•L^-1．（假設(shè)混合溶液體積為50mL）
（4）除通過測定一定時間內(nèi)CO₂的體積來比較反應(yīng)速率，本實驗還可通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產(chǎn)生相同體積氣體所需的時間來比較化學(xué)反應(yīng)速率．（一條即可）
（5）小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖2，其中t₁～t₂時間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：
①該反應(yīng)放熱；
②產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄和H₂C₂O₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳、水，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒配平離子方程式；
（2）對比①②實驗可探究草酸濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大；
（3）先求出反應(yīng)的n（MnO₄^-）的物質(zhì)的量，再求出反應(yīng)后的濃度；
（4）通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產(chǎn)生相同體積氣體所需的時間來比較化學(xué)反應(yīng)速率；
（5）根據(jù)反應(yīng)過程中反應(yīng)物濃度在減小，要加快反應(yīng)的條件還可能是溫度和催化劑的作用．

解答 解：（1）KMnO₄和H₂C₂O₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳、水，KMnO₄和中錳降低了5價，1個H₂C₂O₄分子中有2個+3價的C，所以升高1×2=2價，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等可以確定KMnO₄和H₂C₂O₄的比例關(guān)系為：2：5，再根據(jù)電荷守恒配平離子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）對比①②實驗可探究草酸的濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大，化學(xué)反應(yīng)速率大，相同時間所得CO₂的體積大，
故答案為：濃度；＜；
（3）CO₂的物質(zhì)的量為：$\frac{2.24×1{0}^{-3}L}{22.4L•mo{l}^{-1}}$=0.0001mol，設(shè)2min末，反應(yīng)消耗的n（MnO₄^-）為x，
      2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
        2                      10
        x                 0.0001mol
解得 x=0.00002mol
反應(yīng)剩余的高錳酸根離子的物質(zhì)的量為：30×10^-3L×0.01mol•L^-1-0.00002mol=0.00028mol
c（MnO₄^-）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.00028mol}{0.05L}$=0.0056mol/L；
故答案為：0.0056；
（4）除通過測定一定時間內(nèi)CO₂的體積來比較反應(yīng)速率，本實驗還可以通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產(chǎn)生相同體積氣體所需的時間來比較化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產(chǎn)生相同體積氣體所需的時間；
（5）研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖2所示發(fā)生變化，則t₁～t₂時間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：
①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量使環(huán)境溫度升高，加快了反應(yīng)速率，
②產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑，
故答案為：該反應(yīng)放熱；產(chǎn)物Mn²⁺是反應(yīng)的催化劑．

點評 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，明確探究影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的方法，難度中等．