Question

甲、乙两个实验小组利用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应研究影响反应速率的因素．该反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．设计实验方案如下（实验中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
甲组：通过测定单位时间内生成CO₂气体体积的大小来比较化学反应速率的大小．
某同学进行实验，实验装置如右图．其中A、B的成分见下表

序号	A溶液	B溶液
①	2ml 0.2mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液
②	2ml 0.1mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液
③	2ml 0.2mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO4

（1）该实验的目的是

 

．
（2）实验开始前需要检查气密性，其操作是

 

分液漏斗中A溶液应该

 

加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）．
（3）完成该实验还需要

 

（填仪器名称），实验结束后读数前需要移动量气管，使两个量气管的液面相平，其作用是

 

．
（4）请在框图中，画出实验②、③中CO₂体积随时间变化的预期结果示意图．

乙组：通过测定KMnO₄溶液褪色所需时间的多少来比较化学反应速率．
为了探究KMnO₄与H₂C₂O₄浓度对反应速率的影响，某同学在室温下完成以下实验

实验编号	1	2	3	4
水/mL	10	5	0	X
0.5mol/L H2C2O4/mL	5	10	10	5
0.2mol/L KMnO4/mL	5	5	10	10
时间/s	40	20	10	---

（5）X=

 

，4号实验中始终没有观察到溶液褪色，你认为可能的原因是

 

．
（6）2号反应中，H₂C₂O₄的反应速率为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据实验①②、①③中不同的物理量判断该实验目的；
（2）使装置内外形成气压差是气密性检查的常用手段；无论避免影响测定结果，分液漏斗中的A溶液不能逐滴加入；
（3）判断反应速率需要时间，用秒表计时；
（4）②中草酸浓度小于①，③中反应物浓度相同，但③中使用了催化剂，根据浓度、催化剂对反应速率的影响画出②、③中CO₂体积随时间变化的示意图；
（5）探究浓度对反应速率的影响时，溶液的总体积都为20mL，据此判断X值；由于4号实验中高锰酸钾过量，则溶液没有褪色；
（6）根据n=cV计算出反应物的物质的量，然后根据不足量计算出反应消耗的草酸的物质的量，最后根据v=

△c

△t

计算出H₂C₂O₄的反应速率．

解答： 解：（1）根据表中数据可知，实验①②探究的是浓度对反应速率的影响，实验①③探究的是催化剂对反应速率的影响，所以该实验的目的是探究温度、催化剂对反应速率的影响，
故答案为：探究草酸浓度和催化剂对化学反应速率的影响；
（2）检查该装置的气密性方法为：打开分液漏斗活塞，向量气管中加入水，使量气管左边液面和右边液面相平，关闭活塞，降低量气管，若两侧水面高度差不变，证明气密性好，若不能则说明气密性不好；
为了避免实验误差，实验过程中分液漏斗中的溶液A必须一次性加入，不能逐滴加入，
故答案为：打开分液漏斗活塞，向量气管中加入水，使量气管左边液面和右边液面相平，关闭活塞，降低量气管，若两侧水面高度差不变，证明气密性好，若不能则说明气密性不好；一次性；
（3）根据反应速率v=

△c

△t

可知，需要测定时间从而判断反应速率大小，需要用秒表计时；
实验结束后读数前需要移动量气管，使两个量气管的液面相平，其作用是使两个量气管的压强相等，避免产生压强差，影响测定结果，
故答案为：秒表；使两个量气管的压强相等，避免产生压强差，影响测定结果；
（4）实验②中其它量都与①相同，只有草酸的浓度小于①，则反应生成二氧化碳的速率小于①，反应结束时间大于①；
实验③中各物质的浓度都与实验①相同，而实验③中使用了催化剂，则反应速率大于①，反应结束时间小于①；
由于酸性高锰酸钾不足，则反应①②③生成的二氧化碳的体积都相等，
据此画出实验②、③中CO₂体积随时间变化的示意图为：，
故答案为：；
（5）为了探究KMnO₄与H₂C₂O₄浓度对反应速率的影响，实验1-4中溶液的总体积应该为20，则X=20-10-5=5；根据反应2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，10mL酸性高锰酸钾需要消耗10mL草酸溶液，所以实验4中高锰酸钾过量，导致溶液没有褪色，
故答案为：5；KMnO₄溶液过量；
（6）2号实验中草酸的物质的量为：0.5mol/L×0.01L=0.005mol，高锰酸钾的物质的量为：0.2mol/L×0.005L=0.001mol，
根据反应2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，高锰酸钾不足，所以反应中消耗的草酸的物质的量为：0.001mol×

5

2

=0.0025mol，
2号反应中，H₂C₂O₄的反应速率为：v（H₂C₂O₄）=

0.0025mol 0.02L

20s

=0.00625mol/（L?s），
故答案为：0.00625mol/（L?s）．

点评：本题考查了探究温度、催化剂对反应速率的影响、化学反应速率的计算等知识，题目难度中等，注意掌握影响化学反应速率的因素，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．