Question

13．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+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【实验内容及记录】

实验编号	实验温度	试管中所加试剂及其用量/mL				溶液褪至无色所需时间/min
		0.6mol/L H2C2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
①	25	3.0	V1	2.0	3.0	1.5
②	25	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
③	50	2.0	V2	2.0	3.0	1.0

（1）请完成此实验设计，其中：V₁=2.0，V₂=3.0．
（2）实验①、②探究的是浓度对化学反应速率的影响，根据表中的实验数据，可以得到的结论是其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，加快（减慢）化学反应速率．
（3）探究温度对化学反应速率的影响，应选择②③（填实验编号）．
（4）利用实验1中的数据，计算用KMnO₄表示的化学反应速率为1.0×10^-2mol/（L•min）．
（5）该小组同学根据经验绘制了n（Mn²⁺）随时间变化的趋势如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn²⁺）随时间变化的实际趋势如图2所示．

该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并设计以下实验方案继续进行实验探究．

实验编号	实验温度/℃	试管中所加试剂及其用量				再向试管中加 入某种固体	溶液褪至无色所需时间/min
		0.6mol/L H2C 2O4溶液	H2O	3mol/L 稀H2SO4溶液	0.05mol/L KMnO4溶液
④	25	2.0	3.0	2.0	3.0	MnSO4	t

①该小组同学提出的假设是Mn²⁺对该反应有催化作用．
②若该小组同学提出的假设成立，应观察到加入MnSO₄固体后，KMnO₄溶液比实验②更快褪色现象．

Answer 1

分析 （1）利用实验2、3中的数据，可知溶液的总体积为10.0mL，所以实验1中V₁=2.0mL，V₂=3.0mL；
（2）实验①、②其他条件相同，只有H₂C₂O₄浓度不同，则实验①、②探究的是浓度对反应速率的影响，根据表中的实验数据，实验①的草酸浓度大，溶液褪至无色所需时间更短，则浓度大，反应速率大；
（3）实验②和③的温度不同，其他条件相同；
（4）溶液褪至无色即KMnO₄反应完所需时间为1.5min，计算出用KMnO₄表示的化学反应速率；
（5）①由图2可知，反应开始后锰离子浓度增大，反应速率增加的比较快，所以探究的是锰离子在反应中的作用；
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．

解答 解：（1）利用实验2、3中的数据，可知溶液的总体积为10.0mL，所以实验1中V₁=2.0mL，V₂=3.0mL，
故答案为：2.0；3.0；
（2）实验①、②其他条件相同，只有H₂C₂O₄浓度不同，则实验①、②探究的是浓度对反应速率的影响，根据表中的实验数据，实验①的草酸浓度大，溶液褪至无色所需时间更短，则浓度大，反应速率大，
故答案为：浓度，其他条件不变时，增大（减小）反应物浓度，加快（减慢）化学反应速率；
（3）为探究温度对化学反应速率的影响，必须温度不同，其他条件相同，实验②和③满足，
故答案为：②③；
（4）溶液褪至无色即KMnO₄反应完所需时间为1.5min，计算用KMnO₄表示的化学反应速率为v（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.05mol/L×3.0×1{0}^{-3}L}{10×1{0}^{-3}L×1.5min}$=1.0×10^-2mol/（L•min），
故答案为：1.0×10^-2mol/（L•min）；
（5）①由图2可知，反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中Mn²⁺为该反应的催化剂，
故答案为：Mn²⁺对该反应有催化作用；
②若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，加入MnSO₄固体后，KMnO₄溶液比实验②更快褪色，从而说明Mn²⁺是催化剂，
故答案为：加入MnSO₄固体后，KMnO₄溶液比实验②更快褪色．

点评 本题主要结合实验考查了影响化学反应速率的因素，题目难度中等，注意掌握浓度对化学反应速率的影响，解题关键是对比分析图表中的数据找出相同点和不同点，然后得出合理结论，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．