Question

【题目】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	室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL				室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	V1	2.7
3	1.0	V2	2.0	3.0	3.9

请回答：（1）表中V1=___________，V2=___________。

（2）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_____________________________。

（3）利用实验1中数据计算，若用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为：υ(KMnO4)＝ ________________________。

（4）该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+) 随时间变化趋势的示意图，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+) 随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。（忽略反应过程中温度变化）

①该小组同学提出的假设是_______________________________________。

②请你帮助该小组同学完成实验方案。

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL				再向试管中加入少量固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0	A	t

表中加入的固体A是_______________。（写化学式）

③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是____________

（5）工业上可用电解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，则电解时，阳极发生的电极反应式为____________________________________。

Answer 1

【答案】3.0 4.0 其他条件相同时，增大H2C2O4浓度（或反应物浓度），反应速率增大 1.0×10－2 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用） MnSO4 与实验1比较，溶液褪色所需时间短 或：所用时间（t）小于1.5min MnO42－－e－＝MnO4－

【解析】

（1）研究外界条件对化学反应速率的影响，需用控制单一变量法，根据表格数据可知变量为草酸的浓度，则为使混合液中硫酸和高锰酸钾的浓度相同，需用水控制溶液的总体积相同，硫酸和高锰酸钾的用量也相同；

（2）从表中数据可知改变的条件是草酸的浓度，其他条件相同时，增大H2C2O4浓度（或反应物浓度），反应速率增大；

（3）根据公式计算用高锰酸钾表示的反应速率；

（4）①由图可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）；

②由表格中数据可知第4组与第1组除了A固体外，其余均相同，则与实验1作对比实验，为验证假设，表中加入的固体A是MnSO4；

③若该小组同学提出的假设成立，则第4组反应速率快；

（5）根据题意知，Mn元素化合价由+6价升高为+7价，则电解时，阳极发生的电极反应式为MnO42- - e- ＝MnO4-。

（1）溶液的总体积相同，硫酸和高锰酸钾的浓度相同，用量也相同。根据实验1可知溶液总体积为10mL，所以V1=3.0mL，V2=4.0mL；

故答案为：3.0；4.0；

（2）从表中数据可知改变的条件是草酸的浓度，其他条件相同时，增大H2C2O4浓度（或反应物浓度），反应速率增大；

故答案为：其他条件相同时，增大H2C2O4浓度（或反应物浓度），反应速率增大；

（3）反应中消耗高锰酸钾的浓度是，v(KMnO4)＝；

故答案为：1.0×10-2 mol/(L·min)；

（4）①由图可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）；

故答案为：生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）；

②由表格中数据可知第4组与第1组除了A固体外，其余均相同，则与实验1作对比实验，为验证假设，表中加入的固体A是MnSO4；

故答案为：MnSO4；

③若该小组同学提出的假设成立，则第4组反应速率快，应观察到的现象是实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间（t）小于1.5min，从而说明Mn2+对该反应有催化作用；

故答案为：与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间（t）小于1.5min；

（5）根据题意知，工业上可用电解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，Mn元素化合价由+6价升高为+7价，则电解时，阳极发生的电极反应式为MnO42- - e- ＝MnO4-；

故答案为：MnO42- - e- ＝MnO4-。