Question

【题目】某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”，进行了如下实验：

实验 编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL				室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4
2	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
3	1.0	a	3.0	2.0	5.6
4

请回答：

（1）已知KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应有CO2生成，用化学方程式表示该实验的实验原理________________________________________。

（2）a=______，设计实验2、3的目的是______________________

（3）利用实验2中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)＝____________。

（4）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所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。

　

①该同学绘制图1的依据是________________________________________

②该小组同学提出的假设是_________________________________________

③请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。

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
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0		t

④若该小组同学提出的假设成立，则其依据是__________________________________

Answer 1

【答案】 2KMnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 =2MnSO4 + K2SO4 +10CO2↑ +8H2O 4.0 探究H2C2O4 浓度对反应速率的影响 0.015 mol/(L·min) 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，速率降低 生成的Mn2+起催化作用，加快反应 MnSO4

【解析】（1）酸性高锰酸钾溶液可以将草酸氧化为二氧化碳，本身被还原为Mn2+，所以反应为：2KMnO4 + 5H2C2O4 +3H2SO4 =2MnSO4 + K2SO4 +10CO2↑ +8H2O。

（2）对于实验2、3可以看出，其他反应物相同，只有草酸用量发生变化，所以这两个实验探究的是H2C2O4 浓度对反应速率的影响，因此实验中必须保证硫酸和高锰酸钾的浓度不变，所以必须保证总体积是相等的。实验2的总体积为10mL，所以实验3总体积也是10mL，计算可得a=4.0mL。

（3）实验2中高锰酸钾的初始浓度为0.2 mol/L × 3 mL÷ 10 mL = 0.06 mol/L，溶液褪色代表高锰酸钾被完全反应，所以速率为0.06 mol/L ÷ 4 min = 0.015 mol/(L·min)。

（4）①随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，反应速率应该逐渐降低，所以图像中n(Mn2＋)随时间变化的趋势越来越平缓，最后保持不变。

②该反应速率先加快后减慢，所以可以假设是反应生成的Mn2+对反应起到了催化作用，导致反应加快，反应后期反应物的浓度减小，所以反应减慢。

③本实验的目的是验证Mn2+对反应可以起到催化作用，所以加入少量的硫酸锰固体。

④若假设成立，则反应加快，褪色用的时间应该小于4min。