Question

【題目】某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組用酸性 KMnO4 溶液和草酸（H2C2O4）溶液反應(yīng)，研究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下：

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
I	向一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸 性 KMnO4 溶液，再加入 1 滴 3 mol/L 硫酸和 9 滴蒸餾水，最后加入 1 mL 0.1 mol/L草酸溶液	前 10 min 內(nèi)溶液紫色無(wú)明顯變化，后顏色逐漸變淺， 30 min 后幾乎變?yōu)闊o(wú)色
II	向另一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L 酸性 KMnO4 溶液，再加入 10 滴 3 mol/L硫酸，最后加入 1 mL 0.1 mol/L 草酸溶液	80 s 內(nèi)溶液紫色無(wú)明顯變 化，后顏色迅速變淺，約 150 s 后幾乎變?yōu)闊o(wú)色

（1）補(bǔ)全高錳酸鉀與草酸反應(yīng)的離子方程式：5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ =2Mn2+ +_____+_____

（2）由實(shí)驗(yàn) I、II 可得出的結(jié)論是_____。

（3）該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n（Mn2+）隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖，如圖1所示。但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n（Mn2+） 隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)如圖2所示。

該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息關(guān)于實(shí)驗(yàn)II中80 s后溶液顏色迅速變淺的原因，該小組提出了猜想提出了新的猜想，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

Ⅰ．該小組同學(xué)提出的猜想是_____。

Ⅱ．請(qǐng)你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案，并填寫表中空白。

（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄）（H2C2O4 溶液足量）

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL			再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間 / min
	0.1 mol/L H2C2O4 溶液	0.01 mol/L KMnO4 溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	1.0	1.0	10 滴	無(wú)	150S
2	1.0	1.0	10 滴	_____	t

Ⅲ．若該小組同學(xué)提出的猜想成立，則 t______“>”“＜”“=”） 150S應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是_____。

（4）該小組擬采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案繼續(xù)探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。

① 他們擬研究的影響因素是_____。

② 你認(rèn)為他們的實(shí)驗(yàn)方案_____（填“合理”或“不合理”），理由是_________。

Answer 1

【答案】10CO2↑ 8H2O 其他條件相同時(shí)，H＋（或硫酸）濃度越大，反應(yīng)速率越快 該反應(yīng)中生成的Mn2＋對(duì)反應(yīng)有催化作用 再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體 < 加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開(kāi)始變淺的時(shí)間小于80 s） KMnO4溶液濃度 不合理 KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無(wú)法通過(guò)比較褪色時(shí)間長(zhǎng)短判斷反應(yīng)快慢。

【解析】

（1）根據(jù)酸性KMnO4溶液和草酸（H2C2O4）溶液反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可得；

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ酸的濃度含量不一樣；

（3）猜想：該反應(yīng)中生成的Mn2＋對(duì)反應(yīng)有催化作用，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加入MnSO4固體與實(shí)驗(yàn)II對(duì)比，注意只有一個(gè)變量MnSO4固體，若猜想成立，加入MnSO4固體溶液紫色應(yīng)迅速變淺；

（4）根據(jù)圖中KMnO4溶液濃度不同可得研究KMnO4溶液對(duì)反應(yīng)的影響，但KMnO4溶液濃度不同，反應(yīng)起始的顏色不一致，顏色的深淺變化和時(shí)間不容易比較。

（1）高錳酸鉀與草酸反應(yīng)的離子方程式：5H2C2O4+2MnO4－+6H＋═2Mn2＋+10CO2↑+8H2O；

故答案為：10CO2↑；8H2O；

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ酸的濃度不同，實(shí)驗(yàn)II酸濃度大，反應(yīng)快，故由實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ可得出的結(jié)論是：其他條件相同時(shí)，H＋（或硫酸）濃度越大，反應(yīng)速率越快；

故答案為：其他條件相同時(shí)，H＋（或硫酸）濃度越大，反應(yīng)速率越快；

（3）①猜想：該反應(yīng)中生成的Mn2＋對(duì)反應(yīng)有催化作用，故設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加入加入MnSO4固體與實(shí)驗(yàn)II對(duì)比，其他條件與實(shí)驗(yàn)II相同，故實(shí)驗(yàn)Ⅲ的操作：向試管中先加入1 mL 0.01 mol·L－1酸性 KMnO4溶液，再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體，最后加入1 mL 0.1 mol·L－1草酸溶液；

故答案為：該反應(yīng)中生成的Mn2＋對(duì)反應(yīng)有催化作用；再加入10滴3 mol·L－1硫酸，然后加入少量MnSO4固體；

②若猜想成立，則實(shí)驗(yàn)III褪色迅速，可以觀察到：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開(kāi)始變淺的時(shí)間小于80 s）；

故答案為：<；加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺（或溶液顏色開(kāi)始變淺的時(shí)間小于80 s）；

（4）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案中KMnO4溶液濃度不同，故探究的是KMnO4溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；

故答案為：KMnO4溶液濃度；

②反應(yīng)的速率通過(guò)溶液顏色的變化判斷，溶液的顏色是KMnO4溶液的顏色，KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無(wú)法通過(guò)比較褪色時(shí)間長(zhǎng)短判斷反應(yīng)快慢，故該方案不合理；

故答案為：不合理；KMnO4溶液濃度不同，溶液起始顏色深淺不同，無(wú)法通過(guò)比較褪色時(shí)間長(zhǎng)短判斷反應(yīng)快慢。