Question

4．化学是一门以实验为基础的学科，弄清实验原理和细致观察实验现象是一种重要的能力．
Ⅰ．某同学利用1mol/L KI溶液、0.1mol/L H₂SO₄溶液和淀粉溶液探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系．
（1）用离子方程式解释实验原理4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O
（2）实验时，试剂加入顺序为①KI溶液、②淀粉溶液、③稀H₂SO₄溶液，试解释②③的顺序为何不能颠倒若②③顺序颠倒，则I₂生成后不能立刻被检测到（溶液变蓝）．
Ⅱ．某化学小组发现草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，为了探究其主要原因，进行了如下实验：
【实验原理】5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
【探究记录及分析】

实验 编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）				控制条件	溶液褪色时间（s）
	0.10mol/L H2C2O4溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
①	30	20	30	20		18
②	30	20	30	20	温度65℃	13
③	30	20	30	20	少量MnSO4固体	3.6
④	30	20	x	20	5mL 10mol/L K2SO4溶液	18

（1）该实验采用了单一变量法，其中，实验①④对比是为了探究K⁺是否对反应速率有影响，实验①②对比是为了探究温度是否对反应速率有影响．
（2）x=25
（3）不能（填“能”、“不能”）用MnCl₂固体代替MnSO₄固体．
【探究结论】
（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．但随后查阅已有的文献资料发现，该实验过程中n（Mn²⁺） 随时间变化的趋势应如图2所示．

结合文献资料与实验得出：草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色先慢后快的主要原因是草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，生成的MnSO₄（Mn²⁺）对该反应有催化作用．

Answer 1

分析 I．（1）碘离子具有较强还原性，容易被氧气氧化成碘单质，据此写出反应的离子方程式；
（2）②③的顺序若颠倒，无法及时测定出碘单质是否生成；
II．（1）实验①②中，除温度以外，其它条件都完全相同，则探究的是温度对反应速率的影响；
（2）实验①④对比是为了探究K⁺是否对反应速率有影响，则溶液总体积必须完全相同；
（3）酸性条件下氯离子能够被酸性高锰酸钾溶液氧化成氯气；
（4）根据图2可知，反应中生成的MnSO₄（Mn²⁺）对该反应有催化作用．

解答 解：I．（1）碘离子在酸性条件下能够被氧气氧化成碘单质，反应的离子方程式为：4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O，
故答案为：4H⁺+4I^-+O₂=2I₂+2H₂O；  
（2）由于②③顺序颠倒，生成的I₂不能立刻被检测到，所以②淀粉溶液、③稀H₂SO₄溶液的顺序不能颠倒，
故答案为：若②③顺序颠倒，则I₂生成后不能立刻被检测到（溶液变蓝）；
II．（1）除温度不同外，实验①②的其它条件都完全相同，且反应速率不相等，说明实验目的是探究温度是否对反应速率有影响，
故答案为：探究温度是否对反应速率有影响；
（2）实验①④对比是为了探究K⁺是否对反应速率有影响，必须满足两个实验的总体积相等，实验④中加入了5mL硫酸钾溶液，则加入的水的体积必须比实验①小5mL，则x=30-5-25，
故答案为：25； 
（3）由于在酸性条件下氯离子能够被酸性高锰酸钾溶液氧化成氯气，所以不能用MnCl₂固体代替MnSO₄固体，
故答案为：不能；
（4）根据图1可知，反应过程中溶液中锰离子浓度逐渐增大，根据图2可知，锰离子浓度对反应速率有影响，所以草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色先慢后快的主要原因是：反应生成的MnSO₄（Mn²⁺）对该反应有催化作用，
故答案为：草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，生成的MnSO₄（Mn²⁺）对该反应有催化作用．

点评 本题考查了探究影响化学反应速率的因素，题目难度中等，明确温度、催化剂、浓度等因素对化学反应速率的影响为解答关键，注意掌握对照试验的设计原则，试题培养了学生的分析、归纳能力及化学实验能力．