Question

5．某学校研究性学习小组开展课题探究：
探究课题Ⅰ．“不同条件对化学反应速率影响的探究”，选用4mL 0.01mol•L^-1KMnO₄溶液与2mL 0.1mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液在稀硫酸中进行实验，改变条件如表：

组别	草酸的体积（mL）	温度/℃	其他物质
?①	2mL	20
?②	2mL	20	10滴饱和MnSO4溶液
?③	2mL	30
④	1mL	20	1mL蒸馏水

（1）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验①和②（用 ①～④表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验①和③．
（2）对比实验①和④，可以研究硫酸的浓度或氢离子浓度对化 学反应速率的影响，实验④中加入1mL蒸馏水的目的是确保①和④组对比实验中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）浓度不变或确保溶液总体积不变．
探究课题Ⅱ．该小组查阅资料得知：C₂O₄^2-+MnO₄^-+H⁺→CO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平），欲利用该反应测定某草酸钠（Na₂C₂O₄）样品中草酸钠的质量分数．该小组称量1.34g草酸钠样品溶于稀硫酸中，然后用0.200mol•L^-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定（其中的杂质不跟高锰酸钾和稀硫酸反应）．
（1）滴定前是否要滴加指示剂？否（填“是”或“否”），请说明理由KMnO₄溶液呈紫红色，达滴定终点紫色不再褪去．       
（2）滴定时用b（填a或b）滴定管盛装KMnO₄标准溶液．
（3）达到终点时消耗了15.00mL的高锰酸钾溶液，样品中草酸钠的质量分数为75%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响，需在其它条件相同，的条件下，对比实验；
（2）对比实验①和④，从提供的反应物的差异解答；
Ⅱ．（1）高锰酸钾为紫红色，过程中不需要加指示剂；
（2）高锰酸钾具有强氧化性；
（3）在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，根据反应计算．

解答 解：Ⅰ．（1）由实验目的可知，探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响，需在相同的条件下对比实验，同浓度溶液，在相同温度下进行反应，①无催化剂，②有催化剂，对比实验；如果研究温度对化学反应速率的影响，需其它条件相同，温度不同，①有20℃，③中温度为30℃，能进行对照实验，
故答案为：①；②；①；③；
（2）对比实验①和④，10%硫酸的体积不同，其它物质，④中加入了蒸馏水，说明两组实验中的反应物的浓度不同，所以可通过探究反应物的浓度对化学反应速率的影响；对比实验①和④，Ⅳ中只加入1mL10%硫酸，与I中加入的溶液体积不等，就不能保证，4mL 0.01mol•L^-1KMnO₄溶液与2mL 0.1mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液，反应物浓度相同，实验④中加入1mL蒸馏水的目的是保证了KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液的起始浓度相同，
故答案为：硫酸的浓度或氢离子浓度；确保①和④组对比实验中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）浓度不变或确保溶液总体积不变；
Ⅱ．（1）高锰酸钾溶液为紫红色，当达到滴定终点时，再滴入高锰酸钾溶液时，紫红色不再褪去，
故答案为：否；KMnO₄溶液呈紫红色，达滴定终点紫色不再褪去；
（2）高锰酸钾具有强氧化性，腐蚀橡皮管，应用酸式滴定管，
故答案为：b； 
（3）草酸钠（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高锰酸钾溶液进行滴定，离子方程式为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O． n（KMnO₄）=0.015L×0.200mol•L^-1=3×10^-3mol，根据方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2              5
3×10^-3mol     7.5×10^-3mol    
样品中草酸钠的质量为：m=7.5×10^-3mol×134g/mol=7.5×134×10^-3g，
样品中草酸钠的质量分数为：$\frac{7.5×134×10-3g}{1.34g}$×100%=75%，
故答案为：75%．

点评 本题主要结合实验考查了外界条件对化学反应速率的影响、质量分数的计算，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意掌握化学反应速率及其影响，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．