Question

4．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O用4mL0.001mol/LKMnO₄溶液与2mL0.01mol/LH₂C₂O₄溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响．改变的条件如下：

组别	10%硫酸溶液的体积/mL	温度/℃	其他物质
Ⅰ	2mL	20	无
Ⅱ	2mL	20	10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ	2mL	30	无
Ⅳ	1mL	20	1mL蒸馏水

（1）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，应使用实验Ⅰ和Ⅱ（用Ⅰ～Ⅳ表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，应使用实验Ⅰ和Ⅲ．
（2）对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究c（H⁺）（或硫酸溶液的浓度）对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1mL蒸馏水的目的是确保所有实验中c（KMnO₄）、c（H ₂C₂O₄）浓度不变和总体积不变．
（3）在分析化学中常用Na₂C₂O₄晶体作为基准物质测定KMnO₄溶液的浓度．在H₂SO₄溶液中，反应如下：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
①用托盘天平称取W g Na₂C₂O₄晶体．（Na₂C₂O₄相对分子质量为134）
②将WgNa₂C₂O₄配成100mL标准溶液，置于锥形瓶中，
酸性KMnO₄溶液应装在酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
③若酸性KMnO₄消耗了40mL，则酸性KMnO₄的物质的浓度为$\frac{W}{13.4}$ mol/L（填表达式，用W表示）．

Answer 1

分析 （1）研究催化剂对反应速率的影响，需要其他条件相同；研究温度变化需要改变温度探究反应速率变化；
（2）对比实验I和IV，硫酸体积不同，探究氢离子浓度对反应速率的影响，加入1ml水的目的是保持溶液总体积不变，改变硫酸溶液中氢离子浓度；
（3）②高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管；
③根据滴定管的结构、精确度以及测量原理来解答；根据关系式KMnO₄～5Na₂C₂O₄来计算．

解答 解：（1）研究催化剂对反应速率的影响，需要其他条件相同；实验I和II 的实验中，Ⅱ中加入硫酸锰是验证催化剂对反应速率的影响；研究温度变化需要改变温度探究反应速率变化，选择实验I和III，
故答案为：I；II； I；III；
（2）对比实验I和IV，硫酸体积不同，探究氢离子浓度对反应速率的影响，加入1ml水的目的是保持溶液总体积不变，改变硫酸溶液中氢离子浓度，
故答案为：c（H⁺）（或硫酸溶液的浓度）；确保所有实验中c（KMnO₄）、c（H ₂C₂O₄）浓度不变和总体积不变；
（3）②高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，应装在酸式滴定管中，
故答案为：酸式；
③酸性KMnO₄消耗了40mL；KMnO₄溶液的物质的量浓度为c，WgNa₂C₂O₄配成100mL标准溶液，
    2KMnO₄ ～5Na₂C₂O₄
     2         5×134g
0.04L×c        W g
$\frac{2}{0.04L×c}$=$\frac{5×134}{W}$，
解得：c=$\frac{W}{13.4}$ mol•L^-1，
故答案为：$\frac{W}{13.4}$ mol•L^-1．

点评 本题考查了条件不同对反应速率影响的分析判断，主要是催化剂、温度、浓度对反应速率的影响探究，注意氧化还原反应的原理和计算，题目难度中等．