Question

3．环保部门的技术人员常用草酸（H₂C₂O₄）测定酸性工业废水中MnO₄^-的浓度．某课题组研究发现：少量的摩尔氏盐[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]可加快溶液紫红色的褪去．为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
请回答下列问题：
（1）请完成以下表格（表中不要留有空格）：

实验编号	实验目的	温度	废水样品	2.0mLH2C2O4的浓度
①	为以下实验作参照	273K	4.0mL	0.10mol?L-1
②		298K	4.0mL	0.10mol?L-1
③	探究浓度对反应速率的影响	273K		0.20mol?L-1

（2）请写出酸性KMnO₄溶液与草酸反应生成CO₂的离子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑．
（3）某课题组对摩尔氏盐[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]中起加快溶液紫红色褪去的成分提出如下假设，请你完成假设二、假设三：
假设一：SO₄^2- 起催化作用．；
假设二：Fe²⁺起还原作用或起催化作用；
假设三：NH₄⁺起还原作用或起催化作用．
（4）请你设计实验验证上述假设一是否成立，完成下表中的内容．

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取等量的废水样品于两支试管中，…

Answer 1

分析 （1）①②中温度不同，其他条件相同，是探究温度对速率的影响；③是探究不同浓度时草酸对速率的影响，除H₂C₂O₄的浓度不同外，其他条件相同；
（2）酸性KMnO₄溶液与草酸反应，草酸中碳元素化合价为+3价，被氧化为+4价，锰元素从+7价降到+2价；
（3）根据摩尔氏盐的组成分析；
（4）做对比实．

解答 解：（1）①②中温度不同，其他条件相同，②是探究温度对反应速率的影响；③是探究不同浓度时草酸对速率的影响，除H₂C₂O₄的浓度不同外，其他条件相同，所以③中蒸馏水的体积为4.0mL，
故答案为：

实验编号	实验目的	温度	废水样品	2.0mLH2C2O4的浓度
①
②	探究温度对反应速率的影响
③			4.0 mL

；
（2）草酸中碳元素化合价为+3价，被氧化为+4价，锰元素从+7价降到+2价，草酸是弱酸，不能拆，离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑；
（3）根据摩尔氏盐[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]组成分析，Fe²⁺起还原作用或起催化作用；NH₄⁺起还原作用或起催化作用，
故答案为：Fe²⁺起还原作用或起催化作用；NH₄⁺起还原作用或起催化作用；
（4）要证明SO₄^2- 起催化作用，需做对比实验，取等量的废水样品于两支试管中，再加入等量的草酸溶液于试管中，向其中一支试管中滴加少量Na₂SO₄粉末，若加入少量Na₂SO₄粉末的试管中褪色快，则假设一成立，否则，假设一不成立，
故答案为：

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期的实验现象和结论
取等量的废水样品于两支试管中，再加入等量的草酸溶液于试管中， 向其中一支试管中滴加少量Na2SO4粉末	若加入少量Na2SO4粉末的试管中褪色快，则假设一成立，否则，假设一不成立

点评 本题考查了探究MnO₄^-与草酸反应过程中的催化作用，该反应为一比较熟悉的反应，还考查了控制变量法设计实验的能力，难度适中．