Question

酸性KMnO₄溶液能与草酸（H₂C₂O₄）溶液反应．某探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的方法来研究影响反应速率的因素．
I．实验前首先用浓度为0．l000mol?L^-1酸性KMnO₄标准溶液滴定未知浓度的草酸．
（1）写出滴定过程中发生反应的离子方程式

 

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（2）有关物质的量浓度溶液配制的下列说法中正确的是

 

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A．把15.8gKMnO₄溶于1L水中所得溶液物质的量浓度为0.1mol/L．
B．把0.01molKMnO₄投入l00mL容量瓶中加水至刻度线，充分振荡后，浓度为0.1mol/L．
C．需要90mL0.1mol/L的KMnO₄溶液，应准确称量固体1.58g
D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏高
Ⅱ．通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为0.2000mol?L^-1．用该草酸溶液按下表进行后续实验（每次实验草酸溶液的用量均为8.00mL）．

实验编号	温度（℃）	催化剂 用量（g）	酸性高锰酸钾
			体积 （mL）	浓度 （mol?L-1）
1	25	0.5	4.00	0.1000
2	50	0.5	4.00	0.1000
3	25	0.5	4.00	0.0100
4	25	0	4.00	0.1000

（3）写出表中实验1和实验2的实验目的

 

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（4）该小组同学对实验1和实验3分别进行了三次实验，测得以下实验数据
（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间（min）
	第1次	第2次	第3次
1	14.0	13.0	11.0
3	6.5	6.7	6.8

分析上述数据后得出“当其它条件相同时，酸性高锰酸钾溶液的浓度越小，褪色时间就越短，即反应速率就越快”的结论．甲同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题，从而得到了错误的实验结论，甲同学改进了实验方案，请简述甲同学改进的实验方案

 

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（5）该实验中使用的催化剂应选择MnSO₄并非MnCl₂，原因可用离子方程式表示为

 

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Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：实验设计题

分析：（1）高锰酸钾具有强氧化性，能把草酸氧化成二氧化碳，自身被还原成二价锰离子；
（2）A．15.8gKMnO₄物质的量为0.1mol，溶于1L水中所得溶液的体积大于1L；
B．固体应先在烧杯中溶解，然后转移入容量瓶；
C．需要90mL的溶液，因为没有90mL容量瓶，故需要100mL容量瓶，经计算得知：配制0.1mol/L的KMnO₄溶液，应准确称量固体1.58g；
D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏低；
（3）Ⅱ实验1、2反应物用量完全相同，只有温度不同，目的就在于探究温度不同对反应速率的影响；
（4）高锰酸钾的物质的量相同，浓度不同的草酸溶液，可以探究反应物浓度对该反应速率的影响；
（5）酸性条件下，高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气．

解答： 解：（1）高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5：2，故反应的方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）A．15.8gKMnO₄物质的量为0.1mol，溶于1L水中所得溶液的体积大于1L，故A错误；
B．固体应先在烧杯中溶解，然后转移入容量瓶，不能在容量瓶中溶解，故B错误；
C．需要90mL的溶液，因为没有90mL容量瓶，故需要100mL容量瓶，经计算得知：配制0.1mol/L的KMnO₄溶液，应准确称量固体1.58g，故C正确；
D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏低，故D错误，
故选C；
（3）Ⅱ实验1、2反应物用量完全相同，只有温度不同，目的就在于探究温度不同对反应速率的影响；
故答案为；探究温度不同对反应速率的影响；
（4）因根据表格中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系，需满足高锰酸钾的物质的量相同，浓度不同的草酸溶液，故答案为：其它条件相同时，利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应，测量溶液褪色时间；
（5）酸性条件下，高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气，自身被还原成二价锰离子，反应方程式为2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，故答案为：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

点评：本题考查了探究温度、浓度对反应速率的影响、浓度随时间变化的曲线，题目难度中等，试题侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．