Question

11．教材中用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO₂的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如图1（KMnO₄溶液已熔化）

实验序号	温度T/℃	A溶液	B溶液
①	30	20mL0.1mol•L-1H2C2O4溶液	30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液
②	20	20mL0.1mol•L-1H2S2O4溶液	30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

（1）写出草酸溶于水的电离方程式：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）该实验探究的是浓度因素对化学反应速率的影响．相同时间内针筒中所得CO₂的体积大小关系是：①＜②（填：＞、＜、=）．
（3）若实验①在2min末收集了2.24mL CO₂（标准状况下），则在2min末，c（MnO₄^-）=0.0056mol/L．
（4）除通过测定一定时间内CO₂的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定KMnO₄溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率．
（5）小组同学发现反应速率总是如图2，其中t₁～t₂时间内速率变快的主要原因可能是：①产物Mn²⁺（或MnSO₄）是反应的催化剂②该反应放热．

Answer 1

分析 （1）草酸是二元弱酸，在水溶液中不能完全电离，且分步电离；
（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大；
（3）先求出反应的（MnO₄^-）的物质的量，再求出反应后的浓度；
（4）通过测定KMnO₄溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）催化剂、升高温度都能加快化学反应的速率．

解答 解：（1）草酸是二元弱酸，在水溶液中不能完全电离，且分步电离以第一步电离为主，电离方程式为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）对比①②实验可探究浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大，化学反应速率大，所得CO₂的体积大，故答案为：浓度；＜；
（3）CO₂的物质的量是：0.0001mol，设2min末，反应（MnO₄^-）为X，
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2                        10
X                      0.0001mol
解得：X=0.00002mol
30mL×10^-3×0.01mol•L^-1-0.00002mol=0.00028mol
c（MnO₄^-）=$\frac{0.00028}{0.5L}$=0.0056mol/L
故答案为：0.0056；
（4）通过测定KMnO₄溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率，故答案为：KMnO₄溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间；
（5）催化剂能加快化学反应的速率，产物Mn²⁺（或MnSO₄）是反应的催化剂，此外反应释放热量，也可以使化学反应速率加快，故答案为：该反应放热．

点评 本题考查了影响化学反应速率的因素，难度不大，注意可通过测定KMnO₄溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率．