题目内容
【题目】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。该小组设计了如下方案，其中t3 <t2 <t1：
实验编号 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 （℃） | 溶液颜色褪至无色所需时间（s） | ||
浓度（mol/L） | 体积（mL） | 浓度（mol/L） | 体积（mL） | |||
① | 0.10 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 25 | t1 |
② | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 25 | t2 |
③ | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 50 | t3 |
请回答：
（1）已知反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，每消耗1molH2C2O4转移_______mol电子。当观察到紫色刚好褪去，参加反应的H2C2O4和KMnO4的物质的量之比为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)=_________。
（2）实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为t1=40s，忽略混合前后溶液体积的变化，这段时间内平均反应速率υ(KMnO4)＝___________mol/(L·min)。
（3）根据表中的实验②和实验③数据，可以得到的结论是__________________________。
（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a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当如图b所示：
该小组同学根据图b所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是__________________________________________。
②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 | H2C2O4溶液 | 酸性KMnO4溶液 | 温度 （℃） | 向试管中加入少量固体 | 溶液颜色褪至无色所需时间（s） | ||
浓度（mol/L） | 体积（mL） | 浓度（mol/L） | 体积（mL） | ||||
④ | 0.20 | 2.0 | 0.01 | 4.0 | 50 | _____ | t4 |
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是___________________________。
【答案】25：20.01其他条件不变，升高温度，反应速率增大Mn2+对反应起催化作用MnSO4溶液颜色褪至无色更快，所需时间t4<t3
【解析】
（1）H2C2O4中碳元素的化合价为+3价，若在反应中转化为CO2，则碳元素的化合价由+3升高到+4，则每消耗1molH2C2O4转移2×（4-3）mol电子；在反应中KMnO4转化为MnSO4，由得失电子数目守恒可得反应方程式：2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+===2Mn2+＋10CO2↑+8H2O，则参加反应的H2C2O4和KMnO4的物质的量之比为5:2，故答案为：2、5：2；
（2）在实验①中，KMnO4溶液的初始浓度为：0.01mol/L×4.0ml÷6ml=
mol/L，40s后溶液褪色，说明KMnO4被消耗完，变化的浓度也是mol/L，则其反应速率为：mol/L÷
min=0.01mol/L，故答案为：0.01；
（3）由实验②和实验③对比可知，两者反应的浓度相同，反应的温度不同，实验③中溶液褪色时间较短，说明反应速率较快，则可得结论：其他条件不变，升高温度，反应速率增大；
（4）①由图b的曲线可得，反应开始后化学反应速率增大较快，说明生成物中MnSO4对反应有催化作用，故答案为：Mn2+对反应起催化作用；
②要验证假设，需进行对照实验，由表中数据可知可与实验③进行对比，在其它条件相同时，加入MnSO4固体即可，故答案为：MnSO4；
③若该小组同学提出的假设成立，Mn2+对该反应有催化作用，则反应速率加快，溶液褪色的时间缩短，故答案为：溶液颜色褪至无色更快，所需时间t4<t3。
