题目内容

18．有硫酸酸化的草酸（H2C2O4，二元弱酸）溶液能将KMnO4溶液中的MnO4-转化为Mn2+．某化学小组研究发现，少量MnSO4可对该反应起催化作用．为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）常 温下，控制KMnO4溶液初始浓度相同，调节不同的初始pH和草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表．
实验
编号		温度初始pH0.1mol/L草酸溶液/mL0.01mol/LKMnO4溶液体积/mL蒸馏水
体积/mL		待测数据（反应混合液褪色时间/s）
①常温1205030 t1
②常温2205030t2
③常温2405010t3
（2）该反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O．
（3）若t1＜t2，则根据实验①和②得到的结论是溶液的pH对该反应的速率有影响．
（4）请你设计实验验证MnSO4对该反应起催化作用，完成下表中内容．
实验方案（不要求写出具体操作过程）
预期实验结果和结论


往反应混合液中加入少量MnSO4固体，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验

若反应混合液褪色时间小于实验①中的t1，则MnSO4对该反应起催化作用（若褪色时间相同，则MnSO4对该反应无催化作用）
（5）化学小组滴定法测定KMnO4溶液物质的量浓度：取ag草酸晶体（H2C2O4•2H2O，摩尔质量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4酸化，再用KMnO4溶液滴定至终点，重复滴定次，平均消耗KMnO4溶液VmL．滴定到达终点的现象是：滴入一滴KMnO4溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色；实验中所需的定量仪器有托盘天平、250mL容量瓶、（酸式）滴定管（填仪器名称）．该KMnO4溶液的物质的量浓度为$\frac{20a}{63V}$mol/L．

分析 （1）实验要求控制KMnO4溶液初始浓度相同，根据总体积为100mL，计算水的体积；
（2）草酸与高锰酸钾反应是锰离子和二氧化碳、水；
（3）实验①和②只有pH不同，其它条件都相同；
（4）控制其他反应条件与实验①相同，加硫酸锰进行对比实验；
（5）草酸反应完毕，加入最后一滴KMnO4溶液，溶液变为红色，红色30s内不褪去，说明滴定到终点；
根据称量固体用天平、配制溶液用容量瓶、量取液体用滴定管分析；
先求出醋酸的浓度，再由关系式2KMnO4～5H2C2O4计算．

解答 解：（1）实验要求控制KMnO4溶液初始浓度相同，则KMnO4溶液的体积为50mL，总体积为100mL，则水的体积10mL，故答案为：50；10；
（2）草酸与高锰酸钾反应是锰离子和二氧化碳、水，其反应的离子方程式为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；
故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；
（3）实验①和②只有pH不同，其它条件都相同，而且t1＜t2，说明溶液的pH对该反应的速率有影响，故答案为：溶液的pH对该反应的速率有影响；
（4）控制其他反应条件与实验①相同，加硫酸锰进行对比实验，若反应混合液褪色时间小于实验①中的t1，则MnSO4对该反应起催化作用（若褪色时间相同，则MnSO4对该反应无催化作用）；
故答案为：

实验方案（不要求写具体操作过程）预期实验结果和结论
往反应混合液中加入少量MnSO4固体，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验若反应混合液褪色时间小于实验①中的t1，则MnSO4对该反应起催化作用（若褪色时间相同，则MnSO4对该反应无催化作用）
；
（5）高锰酸钾本身有颜色，故不需要另加指示剂，草酸反应完毕，加入最后一滴KMnO4溶液，溶液变为红色，红色30s内不褪去，说明滴定到终点；
称量固体用托盘天平、配制250ml溶液用250mL容量瓶、量取KMnO4溶液和草酸溶液用到酸式滴定管；
c（草酸）=$\frac{\frac{ag}{126g/mol}}{0.25L}$=$\frac{4a}{126}$mol/L，
由关系式   2KMnO4 ～5H2C2O4
           2          5
   cmol•L-1×V×10-3L   $\frac{4a}{126}$mol/L×25×10-3mol
c=$\frac{\frac{2}{5}×\frac{4a}{126}×25×1{0}^{-3}}{V×1{0}^{-3}}$=$\frac{20a}{63V}$mol/L，
故答案为：加入最后一滴KMnO4溶液，溶液变为红色，且30s内红色不褪去；托盘天平、250mL容量瓶、（酸式）滴定管；$\frac{20a}{63V}$．

点评 本题主要结合实验考查了影响化学反应速率的因素，题目难度中等，注意掌握温度、浓度、催化剂对化学反应速率的影响，在用对照试验来探究外界条件对反应速率的影响时，必须保证其他影响反应速率的条件一致．

练习册系列答案
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8．Ⅰ．某实验小组对H2O2的分解做了如下探究．下表是该实验小组研究H2O2分解速率的因素时记录的一组数据，将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15mL 5%的H2O2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试，结果如下：
MnO2触摸试管情况观察结果反应完成所需的时间
粉末状很烫剧烈反应，带火星的木条复燃3.5min
块状微热反应较慢，火星红亮但木条未复燃30min
（1）写出上述实验中发生反应的化学方程式：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，该反应是放热反应（填放热或吸热）．
（2）实验结果表明，催化剂的催化效果与接触面积　有关．
Ⅱ．一定温度下，在容积为VL的密闭容器中进行反应：aN（g）?bM（g），M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示：
（1）此反应的化学方程式中$\frac{a}{b}$=$\frac{2}{1}$
（2）t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为：$\frac{1}{（{t}_{2}-{t}_{1}）V}$mol•L-1•min-1
（3）平衡时，N的转化率为75%．
（4）下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是CE
A．反应中M与N的物质的量之比为1：1
B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内每消耗amolN，同时生成bmolM
E．混合气体的压强不随时间的变化而变化．
9．在一定温度下，可逆反应A（g）+3B（g）?2C（g）达到平衡的标志是（　　）
A．单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C
B．A、B、C的浓度相等
C．单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B
D．A、B、C的分子数之比为1：3：2
6．将10mL NO和NO2的混合气体通入装满水的倒立在水槽中的量筒里，充分反应后，最后剩余6mL气体，则原混合气体中NO的体积为（　　）
A．1mLB．4mLC．5mLD．7mL
13．下列关于氯气的说法不正确的是（　　）
A．新制氯水可使紫色石蕊试液先变红后褪色
B．将鲜花放入盛有氯气的集气瓶中，鲜花褪色，说明Cl2具有漂白性
C．可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气
D．氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰瓶口有白雾
3．下列反应生成的有机物为纯净物的是（　　）
A．甲烷和氯气光照B．氯乙烯的加聚
C．溴乙烷和氢氧化钠水溶液加热D．丙烯和氯化氢加成
10．短周期元素A、B、C、D、E在元素周期表中的相对位置如图所示，下列说法正确的（　　）
A．原子半径的大小顺序为：rA＞rB＞rC＞rD＞rE
B．元素D的最高价氧化物对应的水化物的酸性比E的强
C．A、D两种元素在自然界中都存在相应的单质
D．C的最高价氧化物的水化物与E的最高价氧化物的水化物之间不能发生反应
7．活泼金属的碳化物都是易水解的物质，例如：
Al4C3+12H2O→4Al（OH）3+3CH4↑
Mg2C3+4H2O→2Mg（OH）2+C3H4↑ 
完成下列计算：
（1）如果需要制取10.08L的乙炔（标准状况下），至少需要30g CaC2含量为96%的电石．
（2）金属碳化物Al4C3与Mg2C3组成的混合物与一定量的水反应，实验数据如下：
实验组号①②③④
碳化物（g）7.815.623.431.2
水（mL）1818aa
气体（L/标况）2.85.677
计算：
①混合物中Al4C3与Mg2C3的物质的量之比=1：2；
②a=22.5g；
（3）甲烷通过激光分解可制得乙炔．
主反应：2CH4→C2H2+3H2；副反应：CH4→C（s）+2H2．
在一烧瓶中加入Al4C3与CaC2组成的混合物，再向烧杯中加入足量的水，充分反应后，烧瓶质量减轻了7.4g，同时收集到气体8.96L（折算为标况）．通过激光分解后，得到的气体的平均相对分子质量为11，同时有0.03g碳生成，计算甲烷的分解率．
14．下列反应的离子方程式书写正确的是（　　）
A．二氧化硫通入溴水使其褪色    SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO32-
B．石灰石与稀盐酸              CO32-+2H+═H2O+CO2↑
C．小苏打溶液中滴加醋酸溶液 HCO3-+CH3COOH=CH3COO-+H2O+CO2↑
D．氯化铝溶液中加入过量的氨水  Al3++4 NH3•H2O=4NH4++AlO2-+2H2O

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