Question

【题目】某化学实验小组用酸性 KMnO4 溶液和草酸（H2C2O4）溶液反应，研究外界条件对反应速率的影响，实验操作及现象如下：

编号	实验操作	实验现象
I	向一支试管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸 性 KMnO4 溶液，再加入 1 滴 3 mol/L 硫酸和 9 滴蒸馏水，最后加入 1 mL 0.1 mol/L草酸溶液	前 10 min 内溶液紫色无明显变化，后颜色逐渐变浅， 30 min 后几乎变为无色
II	向另一支试管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸性 KMnO4 溶液，再加入 10 滴 3 mol/L硫酸，最后加入 1 mL 0.1 mol/L 草酸溶液	80 s 内溶液紫色无明显变 化，后颜色迅速变浅，约 150 s 后几乎变为无色

（1）补全高锰酸钾与草酸反应的离子方程式：5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ =2Mn2+ +_____+_____

（2）由实验 I、II 可得出的结论是_____。

（3）该小组同学根据经验绘制了n（Mn2+）随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2+） 随时间变化的趋势应如图2所示。

该小组同学根据图2所示信息关于实验II中80 s后溶液颜色迅速变浅的原因，该小组提出了猜想提出了新的猜想，并继续进行实验探究。

Ⅰ．该小组同学提出的猜想是_____。

Ⅱ．请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。

（实验内容及记录）（H2C2O4 溶液足量）

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL			再向试管中加入少量固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
	0.1 mol/L H2C2O4 溶液	0.01 mol/L KMnO4 溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	1.0	1.0	10 滴	无	150S
2	1.0	1.0	10 滴	_____	t

Ⅲ．若该小组同学提出的猜想成立，则 t______“>”“＜”“=”） 150S应观察到的现象是_____。

（4）该小组拟采用如图所示的实验方案继续探究外界条件对反应速率的影响。

① 他们拟研究的影响因素是_____。

② 你认为他们的实验方案_____（填“合理”或“不合理”），理由是_________。

Answer 1

【答案】10CO2↑ 8H2O 其他条件相同时，H＋（或硫酸）浓度越大，反应速率越快 该反应中生成的Mn2＋对反应有催化作用 再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固体 < 加入草酸溶液后，溶液紫色迅速变浅（或溶液颜色开始变浅的时间小于80 s） KMnO4溶液浓度 不合理 KMnO4溶液浓度不同，溶液起始颜色深浅不同，无法通过比较褪色时间长短判断反应快慢。

【解析】

（1）根据酸性KMnO4溶液和草酸（H2C2O4）溶液反应生成锰离子、二氧化碳，根据电荷守恒和质量守恒可得；

（2）实验Ⅰ、Ⅱ酸的浓度含量不一样；

（3）猜想：该反应中生成的Mn2＋对反应有催化作用，设计实验加入MnSO4固体与实验II对比，注意只有一个变量MnSO4固体，若猜想成立，加入MnSO4固体溶液紫色应迅速变浅；

（4）根据图中KMnO4溶液浓度不同可得研究KMnO4溶液对反应的影响，但KMnO4溶液浓度不同，反应起始的颜色不一致，颜色的深浅变化和时间不容易比较。

（1）高锰酸钾与草酸反应的离子方程式：5H2C2O4+2MnO4－+6H＋═2Mn2＋+10CO2↑+8H2O；

故答案为：10CO2↑；8H2O；

（2）实验Ⅰ、Ⅱ酸的浓度不同，实验II酸浓度大，反应快，故由实验Ⅰ、Ⅱ可得出的结论是：其他条件相同时，H＋（或硫酸）浓度越大，反应速率越快；

故答案为：其他条件相同时，H＋（或硫酸）浓度越大，反应速率越快；

（3）①猜想：该反应中生成的Mn2＋对反应有催化作用，故设计实验加入加入MnSO4固体与实验II对比，其他条件与实验II相同，故实验Ⅲ的操作：向试管中先加入1 mL 0.01 mol·L－1酸性 KMnO4溶液，再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固体，最后加入1 mL 0.1 mol·L－1草酸溶液；

故答案为：该反应中生成的Mn2＋对反应有催化作用；再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固体；

②若猜想成立，则实验III褪色迅速，可以观察到：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速变浅（或溶液颜色开始变浅的时间小于80 s）；

故答案为：<；加入草酸溶液后，溶液紫色迅速变浅（或溶液颜色开始变浅的时间小于80 s）；

（4）①根据实验方案中KMnO4溶液浓度不同，故探究的是KMnO4溶液浓度对反应速率的影响；

故答案为：KMnO4溶液浓度；

②反应的速率通过溶液颜色的变化判断，溶液的颜色是KMnO4溶液的颜色，KMnO4溶液浓度不同，溶液起始颜色深浅不同，无法通过比较褪色时间长短判断反应快慢，故该方案不合理；

故答案为：不合理；KMnO4溶液浓度不同，溶液起始颜色深浅不同，无法通过比较褪色时间长短判断反应快慢。