Question

（2009?梅州模擬）某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應速率的因素．實驗條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實驗溫度可選擇298K、323K．每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均為2mL．
（1）請完成以下實驗設(shè)計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

實驗編號	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1	實驗目的
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和 ③ 探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和 ④ 探究催化劑對該反應速率的影響；）
②	298	0.5	0.001
③	323K	0.5	0.01
④	298	0	0.01

（2）某同學對實驗①和②分別進行三次實驗，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）：

KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1	溶液褪色所需時間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

計算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進行實驗時KMnO₄的平均反應速率

1×10^-4mol?L^-1?min^-1

（忽略混合前后溶液的體積變化，寫出計算過程）．
（3）若不經(jīng)過計算，直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關(guān)系是否可行？

不可行

．若不可行（若認為可行則不填），請設(shè)計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案：

取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應．（3分）

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實驗的目的和影響化學反應速率的因素來設(shè)計實驗；
（2）根據(jù)0.01KMnO₄酸性溶液前后三次褪色時間差距較大，應舍去，所以用0.001KMnO₄酸性溶液三次褪色來計算：先求出反應開始時c（KMnO₄），然后求出三次褪色的平均時間，最后根據(jù)ν（KMnO₄）=

△c

△t

來求解；
（3）根據(jù)KMnO₄的物質(zhì)的量不同來分析；

解答：解：（1）由實驗目的可知，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應速率的影響，
則實驗①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實驗①③中只有溫度不同，其他條件相同；實驗①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同，故答案為：

實驗編號	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1	實驗目的
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應速率的影響； （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究催化劑對該反應速率的影響；）
②	298	0.5	0.001
③	323	0.5	0.01
④	298	0	0.01

（2）反應開始時：c（KMnO₄）=

0.001mol?L-1×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067 mol?L^-1
                 反應時間：△t=

6min+7min+7min

3

=6.7min  
KMnO₄的平均反應速率：ν（KMnO₄）=

△c

△t

=

0.00067mol?L-1

6.7min

=1×10^-4 mol?L^-1?min^-1．
（3）因根據(jù)直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關(guān)系，需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，故答案為：不可行；取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應．

點評：本題主要結(jié)合實驗考查了外界條件對化學反應速率的影響，反應速率的計算，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的能力．