Question

【题目】I某研究性学习小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”，进行了如下实验：

实验 序号	实验 温度/K	有关物质					溶液颜色褪至无色所需时间/s
		酸性KMnO4溶液		H2C2O4溶液		H2O
		V/mL	c/mol﹒L-1	V mL	c/mol﹒L-1	V/mL
A	293	2	0.02	4	0.1	0	t1
B	T1	2	0.02	3	0.1	V1	8
C	313	2	0.02	V2	0.1	1	t2

（1）写出草酸与高锰酸钾反应的离子方程式____________________________________。

（2）通过实验A、B，可探究出________（填外部因素）的改变对化学反应速率的影响，其中V1=________、T1=________；通过实验________（填实验序号）可探究出温度变化对化学反应速率的影响，其中V2=________。

（3）若t1<8，则由此实验可以得出的结论是______________________________________；忽略溶液体积的变化，利用实验B中数据计算，0-8s内，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)________。

Ⅱ催化剂在生产和科技领域起到重大作用。某化学研究小组的同学分别设计了如图所示的实验，用控制变量法比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果。请回答相关问题：

（4）定性某同学通过观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，该结论_____填 （“合理”或“不合理”），原因________________。

（5）向50ml H2O2溶液中加入0.10molMnO2粉末，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示。

①实验中放出气体的总体积是 __________mL。

②H2O2的初始物质的量浓度是____________(保留2位有效数字)。

③a、d两段反应速率大小的顺序为_____>_____，原因_____________________________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 浓度 1 293 BC 3 其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大 8.3×10-4mol﹒L-1﹒s-1 不合适 阴离子不相同 60 0.11mol/L d a 随着反应的进行，H2O2浓度减小，反应速率变慢。

【解析】

（1）草酸与高锰酸钾反应生成二氧化碳和锰盐；

（2）A、B应控制温度相同，探究浓度对反应速率的影响，B、C温度不同可探究温度对反应速率的影响，研究某种因素对反应速率的影响时，需要保证气体条件相同；

（3）若t1＜8，则浓度越大，反应速率越大；结合v=计算；

（4）比较反应速率的大小可通过生成气泡的快慢来判断，比较金属阳离子的催化效果要排除阴离子的干扰；

（5）①根据图象确定生成氧气的体积；

②根据氧气的量计算双氧水的物质的量，再根据c=计算双氧水的物质的量浓度；

③根据图象结合v=知，a、b、c、d各点反应速率快慢的顺序为：d＞c＞b＞a；

反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小。

（1）草酸与高锰酸钾反应生成二氧化碳和锰盐，离子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O。

（2）实验A、B，滴加H2C2O4溶液的体积不等，故实验A、B可探究出H2C2O4浓度的改变对反应速率的影响；

据实验A可知，保证溶液的总体积为6mL，B中H2C2O4溶液3mL，故需加水6mL-2mL-3mL=1mL；

A、B研究浓度对化学反应速率的影响，需要温度相同，故T1=293；

B、C温度不同，要探究出温度变化对化学反应速率的影响，其余条件相同，则V2=6mL-2mL-1mL=3mL；

（3）若t1＜8，则由此实验可以得出的结论是其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大；

根据实验B中数据可知，高锰酸钾完全反应需要的时间为8s，高锰酸钾的物质的量为0.02mol·L-1×0.002L=0.00004mol，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为0.00004mol÷0.006L=×10-3mol·L－1，则用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为

×10-3mol·L－1÷8s=8.3×10-4mol/（L·s）；

（4）如图甲可通过观察产生气泡的快慢，定性比较得出催化剂的催化效果；催化剂能改变化学反应的速率，这里是加快速率，若图1所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好，因二者所含的阴离子不同，要证明Fe3＋比Cu2＋对H2O2分解催化效果好，还要使选择的试剂中阴离子种类相同，所以得出Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，所以其结论不合理；

（5）①根据图象知，第4分钟时，随着时间的推移，气体体积不变，所以实验时放出气体的总体积是60 mL；

②设双氧水的物质的量为x，

2H2O22H2O+O2↑

2mol 22.4L

x 0.06L

x=2mol×0.06L÷22.4L=0.0054mol，

所以其物质的量浓度=0.0054mol÷0.05L=0.11 mol·L-1；

③根据图象结合v=知，a、b、c、d各点反应速率快慢的顺序为：d＞c＞b＞a；

反应速率与反应物浓度成正比，随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小。