Question

15．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．
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，实验装置如图．其中A、B的成分见表

序号	A溶液	B溶液
①	2mL0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液
②	2mL0.1mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液
③	2mL0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO4

（1）该反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）实验开始前需要检查气密性．分液漏斗中A溶液应该一次性加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）
（3）完成该实验还需要秒表（或计时器）（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．
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	---

（4）X=5，4号实验中始终没有观察到溶液褪色，你认为可能的原因是KMnO₄过量．
（5）2号反应中，H₂C₂O₄的反应速率为0.00625mol/（L•s）．
（6）在实验中发现高锰酸钾酸性溶液和草酸溶液反应时，开始一段时间反应速率较慢，
溶液褪色不明显；但不久突然褪色，反应速率明显加快．某同学认为是放热导致溶液温度升高所致，重做3号实验，测定过程中溶液不同时间的温度，结果如表：

时间/s	0	5	10	15	20	25	30
温度/℃	25	26	26	26	26.5	27	27

结合实验目的与表中数据，你得出的结论是温度不是反应速率突然加快的原因．
（7）从影响化学反应速率的因素看，你的猜想还可能是催化剂的影响．若用实验证明你的猜想，除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外，还需要选择的试剂最合理的是D（填字母）．
A．硫酸钾      B．水     C．二氧化锰     D．硫酸锰．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应生成二氧化碳、硫酸锰和水；
（2）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）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；
（5）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=$\frac{△c}{△t}$计算出H₂C₂O₄的反应速率；
（6）根据表中数据知，20s时温度不最高，但20s前突然褪色；
（7）考虑锰离子有催化作用，要想验证锰离子的催化作用，再加入硫酸锰即可．

解答 解：（1）KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应生成二氧化碳、硫酸锰和水，该反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）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：一次性；
（3）根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$可知，需要测定时间从而判断反应速率大小，需要用秒表（或计时器）计时，
故答案为：秒表（或计时器）
（4）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；
（5）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×$\frac{5}{2}$=0.0025mol，
2号反应中，H₂C₂O₄的反应速率为：v（H₂C₂O₄）=$\frac{\frac{0.0025mol}{0.02L}}{20s}$=0.00625mol/（L•s），
故答案为：0.00625mol/（L•s）；
（6）根据表中数据知，20s时温度不最高，但20s前突然褪色，说明温度不是反应速率突然加快的原因，
故答案为：温度不是反应速率突然加快的原因；
（7）KMnO₄与H₂C₂O₄反应生成硫酸锰，锰离子有催化作用，所以猜想还可能是催化剂的作用，要想验证锰离子的催化作用，在做对比实验时同时加入硫酸锰观察反应速率是否变化即可，故选D，
故答案为：催化剂；D．

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、氧化还原反应及影响反应速率的因素等知识，题目难度中等，注意掌握影响化学反应速率的因素，注意控制变量法研究影响因素，把握表格中的数据分析及应用，题目知识点较多、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．