Question

Ⅰ某化學(xué)探究小組用H₂C₂O₄（草酸）溶液測定KMnO₄溶液的濃度．請回答下列問題：取20.00mL0.2500mol/LH₂C₂O₄標(biāo)準(zhǔn)溶液置于錐形瓶中，加入適量稀硫酸酸化，用KMnO₄溶液進行滴定．滴定反應(yīng)方程式為（未配平）：KMnO₄+H₂C₂O₄+H₂SO₄→K₂SO₄+MnSO₄+CO₂↑+H₂O
記錄數(shù)據(jù)如下：

滴定次數(shù)	標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL	待測溶液體積/mL
		滴定前刻度	滴定后刻度
1	20.00	1.50	23.70
2	20.00	1.02	21.03
3	20.00	2.00	21.99

（1）滴定時，KMnO₄溶液應(yīng)裝在

 

滴定管中（選填：酸式、堿式）．
（2）滴定終點的判斷方法是：

 

（3）根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算，該KMnO₄溶液濃度為

 

mol/L．
（4）下列操作中使得KMnO₄溶液濃度偏低的是

 

．
A．滴定管用水洗凈后直接注入KMnO₄溶液
B．滴定前盛放標(biāo)準(zhǔn)H₂C₂O₄溶液的錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥
C．滴定管內(nèi)滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失
D．讀取 KMnO₄溶液體積時，滴定前平視，滴定結(jié)束后俯視讀數(shù)．
Ⅱ、某小組利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)來探究“外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”．實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應(yīng)的快慢．該小組設(shè)計了如下方案：

實驗編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度
	濃度 （mol?L-1）	體積 （mL）	濃度 （mol?L-1）	體積 （mL）
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（5）每消耗1mol H₂C₂O₄轉(zhuǎn)移

 

mol電子．為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O4與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥

 

．
（6）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是

 

（填編號，下同），可探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是

 

．
（7）實驗①測得KMnO₄溶液的褪色時間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=

 

mol?L-1?min-1．
（8）已知實驗③中c（MnO₄^-）～反應(yīng)時間t的變化曲線如圖．若保持其他條件不變，請在圖中畫出實驗②中c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖．

Answer 1

考點：中和滴定,探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專題：實驗題,實驗設(shè)計題

分析：I、（1）KMnO₄溶液具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)裝在酸式滴定管中；
（2）草酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)樽霞t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點；
（3）第1組KMnO₄溶液的體積與第2、3組相差比較大，應(yīng)按第2、3組的平均值為消耗KMnO₄溶液的體積，根據(jù)關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄計算；
（4）由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知，c（KMnO₄）=

V(H2C2O4)?c(H2C2O4)

V(KMnO4)

×

2

5

，據(jù)此分析判斷；
Ⅱ、（5）根據(jù)題中信息及化合價升降法配平反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)電子守恒計算出1mol草酸完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；根據(jù)“觀察到紫色褪去”必須滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量小于草酸的物質(zhì)的量解得二者濃度關(guān)系；
（6）根據(jù)探究溫度對反應(yīng)速率影響時除了溫度外其它條件必須相同判斷；根據(jù)體積濃度對反應(yīng)速率影響時除了濃度不同，其他條件必須完全相同分析；
（7）先根據(jù)醋酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過量，然后根據(jù)不足量及反應(yīng)速率表達式計算出反應(yīng)速率；
（8）根據(jù)溫度降低反應(yīng)速率減小畫出25℃時c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖．

解答： 解：I、（1）KMnO₄溶液具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)裝在酸式滴定管中，故答案為：酸式；
（2）草酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)樽霞t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點；
故答案為：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)樽霞t色，且30s內(nèi)紅色不褪去；
（3）第1組KMnO₄溶液的體積與第2、3組相差比較大，應(yīng)舍掉，應(yīng)按第2、3組計算消耗KMnO₄溶液的體積，故消耗KMnO₄溶液的體積為

(21.03-1.02)mL+(21.99-2.00)mL

2

=20mL，令KMnO₄溶液的濃度為cmol/L，由2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知：20mL×cmol/L=

2

5

×20mL×0.250mol/L，解得c=0.100；
故答案為：0.100；
（4）A．滴定管用水洗凈后直接注入KMnO₄溶液，高錳酸鉀溶液被稀釋，使用的高錳酸鉀溶液的體積偏大，測定的高錳酸鉀的濃度偏低，故A符合；
B．錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥，對草酸的物質(zhì)的量沒有影響，故對測定的高錳酸鉀的濃度無影響，故B不符合；
C．滴定管內(nèi)在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏大，測定的高錳酸鉀的濃度偏低，故C符合；
D．讀取KMnO₄溶液體積時，滴定前平視，滴定結(jié)束后俯視讀數(shù)，導(dǎo)致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏小，測定的高錳酸鉀的濃度偏高，故D不符合；
故選AC；
Ⅱ、（5）根據(jù)反應(yīng)后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄，利用化合價升降相等寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑；H₂C₂O₄中碳元素的化合價為+3價，變成二氧化碳后化合價總共升高了2（4-3）價，所以每消耗1mol H₂C₂O₄轉(zhuǎn)移2mol電子；為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質(zhì)的量應(yīng)該少量，即n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥

5

2

=2.5，
故答案為：2； 2.5；
（6）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，必須滿足除了溫度不同，其他條件完全相同，所以滿足此條件的實驗編號是：②和③；探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實驗編號是①和②，
故答案為：②和③； ①和②；
（7）草酸的物質(zhì)的量為：0.10mol?L^-1×0.002L=0.0002mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.010mol?L^-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0002mol：0.00004mol=5：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應(yīng)，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：

0.010mol/L×0.004L

0.002L+0.004L

=

2

3

×0.010mol/L，
這段時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=

2 3 ×0.010mol/L

40s 60s/min

=0.010mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.010或1.0×10^-2；
（8）25℃時反應(yīng)速率小于50℃時，所以高錳酸根離子的濃度變化比50℃時小，反應(yīng)需要的時間大于50℃條件下需要的時間，據(jù)此畫出25℃時c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖為：，故答案為：．

點評：本題考查氧化還原滴定原理與應(yīng)用、探究影響速率的因素、對實驗數(shù)據(jù)的處理等，難度中等，理解實驗原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合運用，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．