Question

某化学兴趣小组在一次实验探究中发现，向草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时，溶液褪色先慢后快，即反应速率由小变大。小组成员为此“异常”现象展开讨论，猜想造成这种现象的最可能原因有两种，并为此设计实验进行探究验证。

猜想Ⅰ：此反应过程放热，温度升高，反应速率加快；

猜想Ⅱ：……。

【实验目的】探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化“异常”原因

【实验用品】仪器：试管、胶头滴管、量筒、药匙、玻璃棒等；

试剂：0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、0.05mol/L KMnO₄（硫酸酸化）溶液等。

请你根据该兴趣小组的实验探究设计思路，补充完整所缺内容。

（1）草酸（H₂C₂O₄，弱酸）与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为（已知：MnO₄^＿还原产物是Mn²⁺）                                                     。

（2）要完成对猜想Ⅰ的实验验证，至少还需要一种实验仪器是                。

（3）猜想Ⅱ可能是______________________________________________________________。要设计实验验证猜想Ⅱ，进行该实验还要补充一种试剂及一种仪器，分别是              。

（4）基于猜想Ⅱ成立，设计方案进行实验，请完成以下实验记录表内容。

	试管A	试管B
加入试剂
（预期）实验现象 （褪色时间）
结论	猜想Ⅱ正确

 

 

Answer 1

【答案】

（1）5H₂C₂O₄+ 2MnO₄^—+6H⁺=10CO₂↑+2 Mn²⁺+8H₂O　（2分）

（2）温度计　（1分）

（3）生成的Mn²⁺在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率（2分）；MnSO₄(S)、秒表（2分）

（4）（4分）

	试管A	试管B
加入试剂	1mL0.05mol/L KMnO4 2mL0.1mol/L H2C2O4	1mL0.05mol/L KMnO4 2mL0.1mol/L H2C2O4 少量MnSO4
（预期）实验现象 （褪色时间）	褪色较慢	褪色很快
结论	猜想Ⅱ正确

 

【解析】

试题分析：（1）草酸具有还原性，被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳，根据提示MnO₄^＿还原产物是Mn²⁺ ，所以改氧化还原反应的方程式为：5H₂C₂O₄+ 2MnO₄^—+6H⁺=10CO₂↑+2 Mn²⁺+8H₂O。

（2）从实验目的出发，探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化，一般情况下随着反应的进行，反应物的浓度下降反应速率也随之减小，但是却出现异常。所以从影响化学反应速率的的因素上想问题，根据猜想1不难得出造成突变的原因是温度，所以需要测定温度变化的仪器温度计，故答案是温度计。

（3）除了猜想1，能加快反应速率的因素还有催化剂，所以猜想二可以从催化剂入手，因此可以得出猜想：生成的Mn²⁺在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率。而要验证这一猜想，可以加入含有Mn²⁺的试剂，可以是硫酸锰，同时可以用秒表测定反应速率是否受到影响，以此来验证这一猜想是否正确。

（4）基于猜想二，设计实验验证需要作对比实验，由于反应物种的高锰酸钾为有色试剂，所以可以从颜色变化快慢上初步判断猜想二的正确性，所以实验步骤如下：

	试管A	试管B
加入试剂	1mL0.05mol/L KMnO4 2mL0.1mol/L H2C2O4	1mL0.05mol/L KMnO4 2mL0.1mol/L H2C2O4 少量MnSO4
（预期）实验现象 （褪色时间）	褪色较慢	褪色很快
结论	猜想Ⅱ正确

 

考点：本题考查的是氧化还原反应方程式的配平、实验探究等知识。