题目内容

6．某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．
（1）该反应的离子方程式为（提示：H2C2O4的一级电离常数为5.4×10-2）2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O； 每消耗1mol H2C2O4转移2mol 电子．
（2）实验条件作如下限定：所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择0.01mol•L-1、0.001mol•L-1，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液（0.1mol•L-1）的用量均为2mL．如果要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成4个实验进行对比即可得出结论．
（3）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：
KMnO4酸性溶液
的浓度/mol•L-1		溶液褪色所需时间 t/min
第1次第2次第3次
0.01141312
0.001677
①计算用0.001mol•L-1 KMnO4酸性溶液进行实验时KMnO4的平均反应速率1×10-4mol•L-1•min-1．
②若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？若可行，说明理由；若不可行（若认为可行则不填），请设计可以通过直接观察褪色时间长短来判断的改进方案：否（或：不可行），取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．

分析 （1）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，据此写出离子方程式；根据离子方程式关系确定电子转移的物质的量；
（2）所做的实验至少有对比实验、改变浓度的实验、改变温度的实验、加催化剂的实验；
（3）①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算；
②因颜色是由KMnO4产生，虽然KMnO4浓度大反应快，但KMnO4的量也多，故无法比较；如果想通过直接观察褪色时间长短来判断必须保证高锰酸钾的体积与浓度相同，草酸过量．

解答 解：（1）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，离子方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，
H2C2O4中的碳为+3价，升高到+4价，根据5H2C2O4～10CO2，每个碳原子升高1价，
所以5H2C2O4～10CO2～10e-，
       1mol        2mol
故答案为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；2；
 （2）要得出反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响的结论至少要完成：①取不同浓度KMnO4溶液，在相同温度下进行反应；②取同浓度KMnO4溶液，在不同温度下进行反应；③取同浓度KMnO4溶溶，在同温度且有催化剂的条件下进行反应；④取同浓度KMnO4溶液，在同温度且不使用催化剂的条件下进行反应等3个实验来进行对比．
故答案为：4；
（3）①反应开始时：c（KMnO4）=$\frac{0.001mol•{L}^{-1}×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L-1，反应时间：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min，
KMnO4的平均反应速率：ν（KMnO4）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.00067mol•{L}^{-1}}{6.7min}$=1×10-4 mol•L-1•min-1，
故答案为：1×10-4 mol•L-1•min-1；
②由题中数据知浓度大的褪色时间反而长，因颜色是由KMnO4产生，虽然KMnO4浓度大反应快，但KMnO4的量也多，故无法比较，故不经过计算直接利用表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是不可行的；所以若想通过直接观察褪色时间长短来判断溶液浓度的大小，则必须保证KMnO4酸性溶液的浓度相同，才能判断H2C2O4溶液浓度的大小，
故答案为：否（或：不可行），取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应，观察溶液褪色的情况．

点评 本题考查了氧化还原反应离子方程式的书写、电子转移及影响化学反应速率的因素，侧重于学生的分析、实验能力的考查，难度不大．

练习册系列答案
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12．某有机物A结构简式如图，取Na、NaOH、新制Cu（OH）2分别与等物质的量的该物质恰好反应（反应时可加热煮沸），则Na、NaOH、新制Cu（OH）2三种物质的物质的量之比为（　　）
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（3）利用该化学反应，试简述测定反应速率的其他方法：测定一段时间内生成硫沉淀的质量（或实时测定溶液中氢离子浓度）（写一种）．
Ⅱ．探究化学反应速率的影响因素
为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表．
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实验序号体积V/mL时间/s
Na2S2O3溶液淀粉溶液碘水水
①10.02.04.00.0t1
②8.02.04.02.0t2
③6.02.04.0Vxt3
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②10mL20% H2O2溶液无25℃
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