Question

14．酸性KMnO₄溶液能與草酸（H₂C₂O₄）溶液反應(yīng)．某探究小組利用反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失快慢的方法來(lái)研究影響反應(yīng)速率的因素．
Ⅰ．實(shí)驗(yàn)前首先用濃度為0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的草酸．
（1）寫(xiě)出滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）滴定過(guò)程中操作滴定管的圖1示正確的是A．

（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會(huì)使測(cè)得的草酸溶液濃度偏高（填“偏高”、“偏低”、或“不變”）．
Ⅱ．通過(guò)滴定實(shí)驗(yàn)得到草酸溶液的濃度為0.2000mol•L^-1．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8mL）．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度（℃）	催化劑 用量（g）	酸性高錳酸鉀溶液		實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />a．實(shí)驗(yàn)1和2探究探究溫度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響；   b．實(shí)驗(yàn)1和3探究反應(yīng)物濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響；   c．實(shí)驗(yàn)1和4探究催化劑對(duì)該反應(yīng)速率的影響．
			體積 （mL）	濃度 （mol•L-1）
1	25	0.5	4	0.1000
2	50	0.5	4	0.1000
3	25	0.5	4	0.0100
4	25	0	4	0.1000

（4）寫(xiě)出表中a 對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄繙囟炔煌瑢?duì)反應(yīng)速率的影響；若50℃時(shí)，草酸濃度c（H₂C₂O₄）隨反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖2所示，保持其他條件不變，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出25℃時(shí)c（H₂C₂O₄）隨t的變化曲線示意圖．
（5）該小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)1和3分別進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開(kāi)始計(jì)時(shí)）：

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

分析上述數(shù)據(jù)后得出“當(dāng)其它條件相同時(shí)，酸性高錳酸鉀溶液的濃度越小，褪色時(shí)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(duì)速率影響”的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題，從而得到了錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，請(qǐng)簡(jiǎn)述甲同學(xué)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案其它條件相同時(shí)，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(cè)量溶液褪色時(shí)間．
（6）該實(shí)驗(yàn)中使用的催化劑應(yīng)選擇MnSO₄而不是MnCl₂，原因可用離子方程式表示為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，草酸被氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為Mn²⁺；
（2）根據(jù)滴定管的使用規(guī)則判斷，選擇酸式滴定管，滴定時(shí)用左手的大拇指、食指、中指旋轉(zhuǎn)滴定管的旋塞；
（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會(huì)使高錳酸鉀溶液的體積偏大，使得測(cè)得的草酸的物質(zhì)的量偏大，溶液濃度偏高；
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)1、2只有溫度不同，其他用量完全相同；
（4）根據(jù)溫度降低反應(yīng)速率減小畫(huà)出25℃時(shí)c（C₂O₄^2-）～t的變化曲線示意圖；
（5）根據(jù)表格中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，可以探究反應(yīng)物濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響；
（6）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(jià)錳離子．

解答 解：Ⅰ．（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，把草酸中的C從+3價(jià)氧化成+4價(jià)的二氧化碳，Mn元素從+7價(jià)變化到+2價(jià)的錳離子，由于草酸分子中有2個(gè)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）酸性高錳酸鉀氧化性強(qiáng)，所以在該實(shí)驗(yàn)中選擇酸式滴定管，根據(jù)滴定管的使用規(guī)則，滴定時(shí)，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打開(kāi)，即如圖A所示操作；
故答案為：A；
（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，對(duì)初讀數(shù)無(wú)影響，但滴定后消失，會(huì)使末讀數(shù)偏大，二者的差值為酸性高錳酸鉀溶液滴定的體積，導(dǎo)致計(jì)算出的草酸溶液的濃度偏高，
故答案為：偏高；
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(duì)反應(yīng)速率的影響；
故答案為；探究溫度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響；
（4）25℃時(shí)反應(yīng)速率小于50℃時(shí)，所以草酸根離子的濃度變化比50℃時(shí)小，反應(yīng)需要的時(shí)間大于50℃條件下需要的時(shí)間，據(jù)此畫(huà)出25℃時(shí)c（C₂O₄^2-）～t的變化曲線示意圖為：，
故答案為：；

（5）探究反應(yīng)物濃度對(duì)速率影響時(shí)應(yīng)在其他條件不變時(shí)改變某種反應(yīng)物的濃度，在本實(shí)驗(yàn)中褪色的是酸性高錳酸鉀溶液，所以酸性高錳酸鉀的溶液的體積、濃度 應(yīng)是不能變的，而只改變草酸的濃度（體積不變），觀察溶液褪色的時(shí)間，所以其它條件相同時(shí)，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(cè)量溶液褪色時(shí)間，
故答案為：其它條件相同時(shí)，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(cè)量溶液褪色時(shí)間；
（6）該實(shí)驗(yàn)中使用的催化劑應(yīng)選擇MnSO₄而不是MnCl₂，是因?yàn)槁入x子與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng) 而生成氯氣，消耗酸性高錳酸鉀溶液，使滴定結(jié)果偏高，發(fā)生的離子方程式是2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究溫度、濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響、濃度歲時(shí)間變化的曲線，題目難度中等，試題側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．