Question

某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下的方案。

编号	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		温度/℃
	浓度/ mol?L－1	体积/mL	浓度/ mol?L－1	体积/mL
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

 
（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄转化为MnSO₄，每消耗1mol H₂C₂O₄转移_____mol 电子。为了观察到紫色褪去，H₂C₂O₄与KMnO₄初始的物质的量需要满足的关系为：c(H₂C₂O₄)∶c(KMnO₄) ≥______________。
（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是___________（填编号，下同），可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是_____________。
（3）实验①测得KMnO₄溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v（KMnO₄）=_______________ mol?L^－1?min^－1。
（4）已知50℃时c(MnO₄^－)～反应时间t的变化曲线如图。若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，画出25℃时c(MnO₄^－)～t的变化曲线示意图。

Answer 1

（16分）（1）2    2.5（每空3分）
（2）②和③    ①和②（每空2分）
（3）0.010或1.0 ×10^－2（3分，0.01得2分）
（4）如图（3分。标注1分，正确做图2分）

试题分析：（1）草酸中碳元素为+3价，二氧化碳中碳元素为+4价，由化合价升高总数等于转移电子数可知1个H₂C₂O₄转移2个电子，则每消耗1molH₂C₂O₄转移2mol 电子；草酸与酸性高锰酸钾溶液反应为5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O～10e^－，只有当KMnO₄完全反应，溶液的紫红色才能褪去，如果n(H₂C₂O₄)=5mol、n(KMnO₄)≤2mol，就能观察到紫色褪去，所以c(H₂C₂O₄)∶c(KMnO₄) = n(H₂C₂O₄)∶n(KMnO₄)≥2.5；（2）根据控制变量设计探究实验方案原则，实验②和③所用试剂的浓度、体积均相同，反应温度分别为25℃、50℃，这组对比实验的目的是探究温度对化学反应速率的影响；实验①和②的温度相同，酸性高锰酸钾溶液的浓度、体积均相同，草酸浓度分别为0.1mol/L、0.2mol/L，这组实验的目的是探究浓度对化学反应速率的影响；实验①和③既改变了反应物的浓度，又改变了反应温度，不能得到合理的结论；（3）实验①中：2.0mL草酸溶液加入4.0mL酸性高锰酸钾溶液，能稀释后者，设稀释后高锰酸钾的初始浓度为xmol/L，根据题意和稀释定律（c₁?V₁=c₂?V₂）可知，0.010 mol?L^－1×4.0×10^－3L=x mol?L^－1×（4.0+2.0）×10^－3L，则x=0.010 mol?L^－1×4.0/6.0，紫色恰好褪色时高锰酸钾浓度减小为0，则△c(KMnO₄) =0.010 mol?L^－1×4.0/6.0，而△t=40/60min，由v=△c/△t可得，v(KMnO₄)=△c(KMnO₄)/△t=0.010 mol?L^－1×4.0/6.0÷40/60min=0.010 mol?L^－1?min^－1；（4）根据控制变量原则，高锰酸根离子的起始浓度不变，仅仅降低温度，反应速率减小，则褪色的时间增大，相同时间内高锰酸根离子的变化浓度减小，则25℃时反应过程中c(MnO₄^－)～t的变化曲线位于50℃时曲线的右边。