题目内容

【题目】某实验小组设计实验,利用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应,测定溶液紫色消失所需时间的方法,研究浓度对反应速率的影响。供选择的实验药品有:0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液、0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液、0.1mol·L-1H2C2O4溶液、0.2mol·L-1H2C2O4溶液。

(1)H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_______________。

(2)请完成以下实验设计表。

实验

酸性KMnO4溶液

H2C2O4溶液

褪色时间/s

c/(mol·L-1)

V/mL

c/(mol·L-1)

V/mL

甲

0.01

4

0.1

2

t1

乙

a

4

b

2

t2

①表中a=________、b=________;

②甲组实验KMnO4的平均反应速率是:____________(用含t1的式子表示)。

(3)测得某次实验(恒温)时,溶液中Mn2+物质的量与时间关系如图。请解释n(Mn2+)在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大的原因:___________________。

【答案】5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.01 0.2 Mn2+对该反应有催化作用

【解析】

(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,同时生成水,根据得失电子守恒和原子守恒解答;

(2)①比较溶液的褪色时间,高锰酸钾酸性溶液的浓度应一致,H2C2O4溶液的浓度应不同;

②根据v=计算;

(3)浓度、温度、催化剂影响化学反应速率,根据反应5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O可知,该反应中产生了锰离子,锰离子对该反应起到了催化作用,大大加快了反应速率。

(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,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:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;

(2)①比较溶液的褪色时间,高锰酸钾酸性溶液的浓度应一致,因此a=0.01,H2C2O4溶液的浓度应不同,所用H2C2O4溶液的浓度可选择:0.2molL-1,因此b=0.2;

②反应开始时:c(KMnO4)==molL-1,反应时间:△t=t1s,KMnO4的平均反应速率:ν(KMnO4)==molL-1s-1;

(3)测得某次实验(恒温)时溶液中Mn2+物质的量与时间关系如图,根据离子反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知,该反应中产生了锰离子,锰离子对该反应起到了催化作用,大大加快了反应速率,故n(Mn2+)在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大。

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