Question

15．甲、乙兩個實驗小組利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素．
設(shè)計實驗方案如下（實驗中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
甲組：通過測定單位時間內(nèi)生成CO₂氣體體積的大小來比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小某同學(xué)進行實驗，實驗裝置如圖．其中A、B的成分見表

序號	A溶液	B溶液
①	2mL0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液
②	2mL0.1mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液
③	2mL0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO4

（1）該反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）實驗開始前需要檢查氣密性．分液漏斗中A溶液應(yīng)該一次性加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）
（3）完成該實驗還需要秒表（或計時器）（填儀器名稱），實驗結(jié)束后讀數(shù)前需要移動量氣管，使兩個量氣管的液面相平．
乙組：通過測定KMnO₄溶液褪色所需時間的多少來比較化學(xué)反應(yīng)速率為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對反應(yīng)速率的影響，某同學(xué)在室溫下完成以下實驗

實驗編號	1	2	3	4
水/mL	10	5	0	X
0.5mol/L H2C2O4/mL	5	10	10	5
0.2mol/L KMnO4/mL	5	5	10	10
時間/s	40	20	10	---

（4）X=5，4號實驗中始終沒有觀察到溶液褪色，你認為可能的原因是KMnO₄過量．
（5）2號反應(yīng)中，H₂C₂O₄的反應(yīng)速率為0.00625mol/（L•s）．
（6）在實驗中發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀酸性溶液和草酸溶液反應(yīng)時，開始一段時間反應(yīng)速率較慢，
溶液褪色不明顯；但不久突然褪色，反應(yīng)速率明顯加快．某同學(xué)認為是放熱導(dǎo)致溶液溫度升高所致，重做3號實驗，測定過程中溶液不同時間的溫度，結(jié)果如表：

時間/s	0	5	10	15	20	25	30
溫度/℃	25	26	26	26	26.5	27	27

結(jié)合實驗?zāi)康呐c表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是溫度不是反應(yīng)速率突然加快的原因．
（7）從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看，你的猜想還可能是催化劑的影響．若用實驗證明你的猜想，除了酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液外，還需要選擇的試劑最合理的是D（填字母）．
A．硫酸鉀      B．水     C．二氧化錳     D．硫酸錳．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸錳和水；
（2）無論避免影響測定結(jié)果，分液漏斗中的A溶液不能逐滴加入；
（3）判斷反應(yīng)速率需要時間，用秒表計時；
（4）探究濃度對反應(yīng)速率的影響時，溶液的總體積都為20mL，據(jù)此判斷X值；由于4號實驗中高錳酸鉀過量，則溶液沒有褪色；
（5）根據(jù)n=cV計算出反應(yīng)物的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計算出反應(yīng)消耗的草酸的物質(zhì)的量，最后根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算出H₂C₂O₄的反應(yīng)速率；
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，20s時溫度不最高，但20s前突然褪色；
（7）考慮錳離子有催化作用，要想驗證錳離子的催化作用，再加入硫酸錳即可．

解答 解：（1）KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸錳和水，該反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）為了避免實驗誤差，實驗過程中分液漏斗中的溶液A必須一次性加入，不能逐滴加入，
故答案為：一次性；
（3）根據(jù)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要測定時間從而判斷反應(yīng)速率大小，需要用秒表（或計時器）計時，
故答案為：秒表（或計時器）
（4）為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對反應(yīng)速率的影響，實驗1-4中溶液的總體積應(yīng)該為20，則X=20-10-5=5；根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，10mL酸性高錳酸鉀需要消耗10mL草酸溶液，所以實驗4中高錳酸鉀過量，導(dǎo)致溶液沒有褪色，
故答案為：5；KMnO₄溶液過量；
（5）2號實驗中草酸的物質(zhì)的量為：0.5mol/L×0.01L=0.005mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2mol/L×0.005L=0.001mol，
根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，高錳酸鉀不足，所以反應(yīng)中消耗的草酸的物質(zhì)的量為：0.001mol×$\frac{5}{2}$=0.0025mol，
2號反應(yīng)中，H₂C₂O₄的反應(yīng)速率為：v（H₂C₂O₄）=$\frac{\frac{0.0025mol}{0.02L}}{20s}$=0.00625mol/（L•s），
故答案為：0.00625mol/（L•s）；
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，20s時溫度不最高，但20s前突然褪色，說明溫度不是反應(yīng)速率突然加快的原因，
故答案為：溫度不是反應(yīng)速率突然加快的原因；
（7）KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)生成硫酸錳，錳離子有催化作用，所以猜想還可能是催化劑的作用，要想驗證錳離子的催化作用，在做對比實驗時同時加入硫酸錳觀察反應(yīng)速率是否變化即可，故選D，
故答案為：催化劑；D．

點評 本題考查了探究溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響、化學(xué)反應(yīng)速率的計算、氧化還原反應(yīng)及影響反應(yīng)速率的因素等知識，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，注意控制變量法研究影響因素，把握表格中的數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用，題目知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．