Question

（15分）某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
【实验原理】2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄＝ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂↑ + 8H₂O
【实验内容及记录】

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	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
3	1.0	4.0	2.0	3.0	3.9

请回答：
（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是                                        。
（2）利用实验1中数据计算，若用KMnO₄的浓度变化表示的反应速率为：υ(KMnO₄)＝         。
（3）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	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	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0		t

③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是                                    。
（4）工业上可用电解K₂MnO₄浓溶液的方法制取KMnO₄，则电解时，阳极发生的电极反应为                       ；总方程式为                                           。

Answer 1

（1）其他条件相同时，增大H₂C₂O₄浓度（或反应物浓度），反应速率增大（3分，每点1分）
（2）1.0×10^－2 mol / (L·min) （2分）
（3） ①生成物中的MnSO₄为该反应的催化剂（或Mn²⁺对该反应有催化作用）[2分，不指出MnSO₄（或Mn²⁺）扣1分]  ② MnSO₄ （2分）
③ 与实验1比较，溶液褪色所需时间短（2分，不写“与实验1比较”扣1分） 或：所用时间（t）小于1.5min（或其他合理答案）
（4）2MnO₄^2－－2e^－＝2MnO₄^－（或 MnO₄^2－－e^－＝MnO₄^－ ） （2分）；
2K₂MnO₄+2H₂O电解2KMnO₄+2KOH+H₂↑（2分）

试题分析：（1）根据表中数据可知，其他条件相同时，增大H₂C₂O₄浓度（反应物浓度），反应速率增大。
（2）反应中消耗高锰酸钾的浓度是 ＝0.015mol/L，所以υ(KMnO₄)＝0.015mol/L÷1.5min＝1.0×10^－2 mol / (L·min)。
（3）①由图2可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）为该反应的催化剂.
②要验证假设作对比实验与与实验1比较，其它条件相同时加入MnSO₄即可。
③如果假设成立，则加入硫酸锰以后若反应加快，溶液褪色的时间小于1.5min，说明Mn²⁺是催化剂.
（4）K₂MnO₄制取KMnO₄，反应过程中Mn元素的化合价从+6价升高到+7价，因此锰酸钾在阳极放电，电极反应式为MnO₄^2－－e^－＝MnO₄^－，阴极是溶液中的氢离子放电产生氢气，所以总反应式为2K₂MnO₄+2H₂O电解2KMnO₄+2KOH+H₂↑。