Question

6．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的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．
（1）該反應(yīng)的離子方程式為（提示：H₂C₂O₄的一級電離常數(shù)為5.4×10^-2）2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O； 每消耗1mol H₂C₂O₄轉(zhuǎn)移2mol 電子．
（2）實驗條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol•L^-1、0.001mol•L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol•L^-1）的用量均為2mL．如果要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實驗條件，至少需要完成4個實驗進行對比即可得出結(jié)論．
（3）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）：

KMnO4酸性溶液 的濃度/mol•L-1	溶液褪色所需時間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	12
0.001	6	7	7

①計算用0.001mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應(yīng)速率1×10^-4mol•L^-1•min^-1．
②若不經(jīng)過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？若可行，說明理由；若不可行（若認為可行則不填），請設(shè)計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案：否（或：不可行），取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，據(jù)此寫出離子方程式；根據(jù)離子方程式關(guān)系確定電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量；
（2）所做的實驗至少有對比實驗、改變濃度的實驗、改變溫度的實驗、加催化劑的實驗；
（3）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算；
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，故無法比較；如果想通過直接觀察褪色時間長短來判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同，草酸過量．

解答 解：（1）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
H₂C₂O₄中的碳為+3價，升高到+4價，根據(jù)5H₂C₂O₄～10CO₂，每個碳原子升高1價，
所以5H₂C₂O₄～10CO₂～10e^-，
       1mol        2mol
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；2；
 （2）要得出反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率影響的結(jié)論至少要完成：①取不同濃度KMnO4溶液，在相同溫度下進行反應(yīng)；②取同濃度KMnO4溶液，在不同溫度下進行反應(yīng)；③取同濃度KMnO4溶溶，在同溫度且有催化劑的條件下進行反應(yīng)；④取同濃度KMnO4溶液，在同溫度且不使用催化劑的條件下進行反應(yīng)等3個實驗來進行對比．
故答案為：4；
（3）①反應(yīng)開始時：c（KMnO₄）=$\frac{0.001mol•{L}^{-1}×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L^-1，反應(yīng)時間：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min，
KMnO₄的平均反應(yīng)速率：ν（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.00067mol•{L}^{-1}}{6.7min}$=1×10^-4 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：1×10^-4 mol•L^-1•min^-1；
②由題中數(shù)據(jù)知濃度大的褪色時間反而長，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，故無法比較，故不經(jīng)過計算直接利用表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的；所以若想通過直接觀察褪色時間長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（或：不可行），取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)，觀察溶液褪色的情況．

點評 本題考查了氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫、電子轉(zhuǎn)移及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗?zāi)芰Φ目疾椋�難度不大．