Question

13．某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：
【實驗原理】2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【實驗內容及記錄】
實驗1、2、3、4按下列表格藥品用量實驗，并都加水稀釋至10mL，假設加水后兩者開始反應（下面實驗同），均在室溫下觀察溶液顏色褪去時間，并記錄如下：

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL			室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	1.0	2.0	6.4

請回答：
（1）根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應速率增大．
（2）利用實驗1中數據計算，用KMnO₄的濃度變化表示從反應開始至顏色褪色這段時間該反應的反應速率為：
υ（KMnO₄）=1.5×10^-2mol/（L•min）．
（3）該小組同學根據經驗繪制了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，該實驗過程中n（Mn²⁺） 隨時間變化的趨勢應如圖2所示．該小組同學根據圖2所示信息提出了新的假設，并繼續(xù)進行實驗探究．

①該小組同學提出的假設是生成物中的MnSO₄為該反應的催化劑（或Mn²⁺對該反應有催化作用）．
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	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	3.0	2.0		t

③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是與實驗1比較，溶液褪色所需時間短（或所用時間（t）小于4min）．

Answer 1

分析 （1）從表中數據可知改變的條件是KMnO₄濃度，根據高錳酸鉀溶液溶液濃度不同對反應速率的影響進行解答；
（2）先根據醋酸和高錳酸鉀的物質的量判斷過量，然后根據不足量及反應速率表達式計算出反應速率；
（3）①由圖乙可知反應開始后錳離子濃度增大，反應速率增加的比較快，所以探究的是硫酸鎂在反應中的作用；
②作對比實驗時，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，據此進行解答；
③若反應加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應過程中溶液褪色時間減少．

解答 解：（1）從表中數據可知改變的條件是KMnO₄濃度；其他條件相同時，增大KMnO₄濃度，反應速率增大，
故答案為：其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應速率增大； 
（2）草酸的物質的量為：0.6mol•L^-1×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質的量為：0.2mol•L^-1×0.003L=0.0006mol，草酸和高錳酸鉀的物質的量之比為：0.0018mol：0.0006mol=3：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應，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，
這段時間內平均反應速率為：v（KMnO₄）=$\frac{0.06mol/L}{4min}$=1.5×10^-2 mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-2；
（3）①由圖乙可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）為該反應的催化劑，
故答案為：生成物中的MnSO₄為該反應的催化劑（或Mn²⁺對該反應有催化作用）；
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成立，則反應速率加快，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）．

點評 本題主要結合實驗考查了影響化學反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響，解題關鍵是對比分析圖表中的數據找出相同點和不同點，然后得出合理結論，試題側重考查學生的分析、理解能力．