Question

10．某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法研究影響反應(yīng)速率的因素．
該反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
該實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：
①所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇：0.01mol•L^-1、0.001mol•L^-1；
②所用H₂C₂O₄溶液的濃度可選擇：0.1mol•L^-1、0.2mol•L^-1；
③催化劑的用量可選擇0g、0.5g；
④實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K．
（1）每次實(shí)驗(yàn)KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均為2mL．如果要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，通過(guò)變換這些實(shí)驗(yàn)條件，至少需要完成4個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比即可得出結(jié)論．
（2）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（從混合振蕩均勻開(kāi)始計(jì)時(shí)）

KMnO4酸性溶液的濃度 （mol•L-1）	溶液褪色所需時(shí)間 （min）
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①用0.001mol•L^-1KMnO₄酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)KMnO₄的平均反應(yīng)速率1×10^-4mol•L^-1•min^-1
（忽略混合前后溶液的體積變化）
②若不經(jīng)過(guò)計(jì)算，直接看表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？（填“是”或“否”）否．若不可行（若認(rèn)為可行則不填），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷的改進(jìn)方案：取過(guò)量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)，觀察溶液褪色的情況．

Answer 1

分析 （1）所做的實(shí)驗(yàn)至少有對(duì)比實(shí)驗(yàn)、改變濃度的實(shí)驗(yàn)、改變溫度的實(shí)驗(yàn)、加催化劑的實(shí)驗(yàn)．
（2）①根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$計(jì)算．
②因顏色是由KMnO4產(chǎn)生，雖然KMnO4濃度大反應(yīng)快，但KMnO4的量也多，故無(wú)法比較；如果想通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同．

解答 解：（1）要得出反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響的結(jié)論至少要完成：
①取不同濃度KMnO₄溶液，在相同溫度下進(jìn)行反應(yīng)；
②取同濃度KMnO₄溶液，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)；
③取同濃度KMnO₄溶液，在同溫度且有催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)；
④取同濃度KKMnO₄溶液，在同溫度且不使用催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)等4個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行對(duì)比．
故答案為：4． 
（2）①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)：c（KMnO₄）=$\frac{{0.001mol•{L^{-1}}×0.004L}}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L^-1
反應(yīng)時(shí)間：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min   
KMnO₄的平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{{0.00067mol•{L^{-1}}}}{6.7min}$=1×10^-4 mol•L^-1•min^-1
故答案為：1×10^-4 mol•L^-1•min^-1；
②由題中數(shù)據(jù)知濃度大的褪色時(shí)間反而長(zhǎng)，因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，雖然KMnO₄濃度大反應(yīng)快，但KMnO₄的量也多，故無(wú)法比較，故不經(jīng)過(guò)計(jì)算直接利用表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的；所以若想通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷溶液濃度的大小，則必須保證KMnO₄酸性溶液的濃度相同，才能判斷H₂C₂O₄溶液濃度的大小．
故答案為：否；取過(guò)量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)，觀察溶液褪色的情況．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，難度不大，注意決定反應(yīng)速率的是物質(zhì)本身的性質(zhì)，外界條件只是影響因素．