Question

3．某研究性学习小组为研究影响化学反应速率的因素，设计如下方案：

实验编号	0.01mol•L-1酸性KMnO4溶液	0.1mol•L-1H2C2O4溶液	水	1mol•L-1MnSO4溶液	反应温度/℃	反应时间
Ⅰ	2mL	2mL	0	0	20	125
Ⅱ	2mL	1mL	1mL	0	20	320
Ⅲ	2mL	2mL	mL	0	50	30
Ⅳ	2mL	2mL	0	2滴	20	10

已知：反应的方程式（未配平）：KMnO₄+H₂C₂O₄+H₂SO₄-K₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
（1）实验记时方法是从溶液混合开始记时，至紫红色刚好褪去时记时结束．
（2）实验Ⅰ和Ⅱ研究浓度对反应速率的影响，实验Ⅰ和Ⅲ研究温度对反应速率的影响．请在上表空格中填入合理的实验数据．
（3）从实验数据分析，实验Ⅰ和Ⅳ研究催化剂对反应的影响．
（4）利用反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O构成原电池，能消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示．

①电极a为负极，其电极反应式为2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O．
②当有2.24L NO₂（标准状况下）被处理时，转移电子为0.4mol．
③为使电池持续放电，该离子交换膜需选用阴离子交换膜．

Answer 1

分析 （1）溶液混合后显示紫红色，当紫红色褪去后计时结束；
（2）实验I和II研究浓度对反应速率的影响；实验I和III研究温度对反应速率的影响；
（3）MnSO₄溶液为催化剂；
（4）由反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反应中NO₂为氧化剂，NH₃为还原剂，则A为负极，B为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，结合电解质溶液呈碱性解答．

解答 解：（1）实验计时方法是从溶液混合开始记时，到紫红色刚好褪去计时结束，故答案为：紫红色刚好褪去；
（2）根据实验目的，选择合理数据：高锰酸钾作为指示剂，浓度不变，都是2mL；实验I和II研究浓度对反应速率的影响，草酸体积为1mL；实验I和III研究温度对反应速率的影响，浓度全部相同，
故答案为：

II	2	1
III	2	2	0

（3）从实验数据分析，MnSO₄溶液在反应中为催化剂，故答案为：催化剂；
（4）①由反应6NO₂+8NH₃═7N₂+12H₂O可知，反应中NO₂为氧化剂，NH₃为还原剂，则a为负极，b为正极，负极电极方程式为2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O，
故答案为：负；2NH₃-6e^-+60H^-=N₂+6H₂O；
②当有2.24L NO₂（标准状况）即0.1mol 被处理时，转移电子为0.1mol×（4-0）=0.4mol，故答案为：0.4；
③原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，
故答案为：阴离子．

点评 本题考查影响化学反应速率的因素、电极反应式书写、电解池反应原理等，需要认真分析题中信息，得出合理结论，本题难度中等．