Question

某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．
（1）实验条件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均为2mL．如果要探究温度对反应速率的影响，应如何设计实验，请用文字表述

 

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（2）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO₄酸性溶液的浓度，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

KMnO4酸性溶液的浓度/mol?L-1[学|科|	溶液褪色所需时间 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①计算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液进行实验时KMnO₄的平均反应速率（忽略混合前后溶液的体积变化）．

 

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②还有一组同学做了下表中实验：

实验编号	20℃下，试管中所加试剂及其用量/mL				20℃下溶液颜色褪至无色所需时间/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4
4	4.0	1.0	3.0	2.0	4.0
5	2.5	2.5	3.0	2.0	4.0

请回答：根据上表中的实验数据，可以得到的两个结论是

 

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（3）某同学取一定量草酸溶液装入试管，加入一定体积的酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，发现溶液开始缓慢褪色，后来迅速变成无色．（反应热效应不明显，可忽略不计）
写出该实验化学反应方程式

 

，该反应的反应速率迅速加快的主要原因可能是

 

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Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：化学反应速率专题

分析：（1）所做的实验要有对比实验，其他条件相同时，分别在298K、323K条件下分别实验；
（2）①首先计算△c（KMnO₄）=

0.001mol?L-1×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067mol?L^-1
和反应时间：△t=

6min+7min+7min

3

=6.7min
再根据v=

△c

△t

计算；
②据实验1、2、3可知，草酸浓度相同，而高锰酸钾浓度不同，反应速率不同；据实验4、5可知，高锰酸钾浓度相同而草酸浓度不同，反应速率相同，据此解答；
（3）据氧化还原反应中得失电子相等和原子守恒书写化学方程式；影响化学反应速率的因素只有温度、浓度、压强、催化剂和接触面积，据此分析．

解答： 解：（1）据题给条件，用取两份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化剂和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分别在298K和323K下进行实验，测定溶液由紫色退为无色所需要的时间，
故答案为：取两份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化剂和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分别在298K和323K下进行实验，测定溶液由紫色退为无色所需要的时间；
（2）①反应开始时：c（KMnO₄）=

0.001mol/L×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067 mol?L^-1
反应时间：△t=

(6+7+7)min

3

=6.7min
KMnO₄的平均反应速率：
ν（KMnO₄）=

△c

△t

=

0.00067mol/L

6.7min

=1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案为：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1；
②据实验1、2、3可知，草酸浓度相同，而高锰酸钾浓度不同，反应速率不同，高锰酸钾浓度越大，溶液褪色时间越短；据实验4、5可知，高锰酸钾浓度相同而草酸浓度不同，反应速率相同，褪色时间相同，
故答案为：高锰酸钾浓度增大，反应速率增加；草酸的浓度对反应速率没有影响；
（3）草酸使酸性高锰酸钾褪色，是+7价的Mn氧化了草酸根，Mn变为+2价，C变为+4价，生成二氧化碳，据氧化还原反应中得失电子相等和原子守恒书写化学方程式为：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；
开始缓慢褪色，后来迅速变成无色，说明反应速率明显加快，排除温度的影响，反应过程中浓度减小，在溶液中进行压强无影响，只能是生成物对反应有催化作用，分析生成物可知，其他离子原溶液中有，只能是锰离子起了催化作用，
故答案为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；反应产生的锰离子起催化作用或锰离子浓度增加，加快了反应速率．

点评：本题考查了酸性高锰酸钾氧化草酸的相关实验，注意对比实验的应用和氧化还原反应中电子守恒的应用，题目难度中等．