Question

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+5H ₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【实验内容及记录】

实验编号	温度/℃	试管中所加试剂及其用量/mL				溶液褪至无色所需时间/min
		0.6 mol/L H 2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	20	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	20	3.0	m	2.5	n	4.8
3	20	3.0	3.0	2.0	2.0	t1
4	30	3.0	2.0	3.0	2.0	t2

（1）已知：实验1、2、3的目的是探究KMnO₄浓度对反应速率的影响．则实验2中m=

 

，n=

 

．如果研究温度对化学反应速率的影响，需利用实验4和

 

．
（2）通过查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn²⁺）随时间变化的趋势如图所示．为进行实验探究，该小组同学通过讨论提出假设：Mn²⁺对该反应有催化作用．
①请你填写表中空白帮助该小组同学完成实验方案．

实验编号	温度/℃	试管中所加试剂及其用量/mL				再向试管中加入少量固体	溶液褪至无色所需时间/min
		0.6 mol/L H 2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
5	20	3.0	2.0	3.0	2.0		t3

②能说明该小组同学提出的假设成立的实验事实是

 

．
（3）有人将酸性KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反应设计成原电池，则该原电池的正极反应式为

 

．

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素,原电池和电解池的工作原理

专题：实验设计题

分析：（1）探究KMnO₄浓度对反应速率的影响，则必须保证其他影响反应速率的因素是相同的；如果研究温度对化学反应速率的影响，则必须保证其他影响反应速率的因素是相同的，据此分析；
（2）①作对比实验时，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，据此进行解答；
②若反应加快，说明Mn²⁺是催化剂，反应过程中溶液褪色时间减少．
（3）原电池的正极发生还原反应，根据KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反应来分析正极反应．

解答： 解：（1）探究KMnO₄浓度对反应速率的影响，则必须保证其他影响反应速率的因素是相同的，而由实验1可知，H₂O、KMnO₄溶液和稀硫酸的体积和为7.0mL，由于须保证稀硫酸的浓度相同，故n=2.0mL，则m=2.5mL；
如果研究温度对化学反应速率的影响，则必须保证除温度外，其他影响反应速率的因素是相同的，故要将实验4和实验1做比较，
故答案为：2.5；2.0；1；
（2）①与实验1作对比实验，则加入的硫酸锰的量不同，其它条件必须相同，所以加入的少量固体为MnSO₄，故答案为：MnSO₄；
②若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，溶液褪色的时间小于4min，从而说明Mn²⁺是催化剂，故答案为：与实验1比较，溶液褪色所需时间短．
（3）KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反应可知：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，正极上MnO₄^-放电生成Mn²⁺，根据“列物质、标得失、看环境、配守恒”的方法，由于是酸性环境，故正极反应为：MnO₄^-+8H⁺+5e^-=Mn²⁺+4H₂O，故答案为：MnO₄^-+8H⁺+5e^-=Mn²⁺+4H₂O．

点评：本题主要结合实验考查了影响化学反应速率的因素，题目难度不大，注意掌握温度、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．