Question

16．某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
【實(shí)驗(yàn)原理】2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀H2SO4
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	V1	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	V2

請(qǐng)回答
（1）補(bǔ)充上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：V₁=3.0mL，V₂=1.0mL，由表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是 其他條件相同時(shí)，增大KMnO₄濃度反應(yīng)速率增大
（2）利用實(shí)驗(yàn) 1 中數(shù)據(jù)計(jì)算，用 KMnO₄ 的濃度變化表示的反應(yīng)速率為 v（KMnO₄）=1.5×10^-2mol/（L•min）
（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)查閱已有實(shí)驗(yàn)資 料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過程中 n（Mn²⁺）隨時(shí)間變化趨勢(shì)應(yīng)如圖 2 所示，該小組同學(xué)根據(jù)圖 2 所示信息提出了新的假 設(shè)，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究
①該小組同學(xué)提出的假設(shè)是生成物中的MnSO₄為該反應(yīng)的催化劑（或Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)有催化作用）
②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) 編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				在向試管中加 入少量固體	室 溫 下溶液顏 色 褪 至 無(wú) 色 所 需時(shí)間/min
	0.6mol/L H2C2O4 溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4 溶液	mol/L 稀 硫酸
4	3.0	2.0		2.0		t

③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是 與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短（或所用時(shí)間（t）小于4min）．

Answer 1

分析 （1）溶液的總體積相同，硫酸和草酸的濃度相同，用量也相同，通過改變高錳酸鉀的量來(lái)改變高錳酸鉀的濃度，再根據(jù)高錳酸鉀溶液溶液濃度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行解答；
（2）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(dá)式計(jì)算出反應(yīng)速率；
（3）①由圖乙可知反應(yīng)開始后錳離子濃度增大，反應(yīng)速率增加的比較快，所以探究的是硫酸鎂在反應(yīng)中的作用；
②作對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，據(jù)此進(jìn)行解答；
③若反應(yīng)加快，說(shuō)明Mn²⁺是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時(shí)間減少．

解答 解：（1）溶液的總體積相同，硫酸和草酸的濃度相同，用量也相同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)1可知溶液總體積為10mL，所以V₁=3.0mL，V₂=1.0mL，從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是KMnO₄濃度；其他條件相同時(shí)，增大KMnO₄濃度，反應(yīng)速率增大，
故答案為：3.0mL；1.0mL；其他條件相同時(shí)，增大KMnO₄濃度反應(yīng)速率增大； 
（2）草酸的物質(zhì)的量為：0.6mol•L^-1×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2mol•L^-1×0.003L=0.0006mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0018mol：0.0006mol=3：1，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：$\frac{0.2mol/L×0.003L}{（3+2+3+2）×1{0}^{-3}L}$=0.06mol/L，
這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=$\frac{0.06mol/L}{4min}$=1.5×10^-2 mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-2 mol/（L•min）；
（3）①由圖乙可知反應(yīng)開始后速率增大的比較快，說(shuō)明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）為該反應(yīng)的催化劑，
故答案為：生成物中的MnSO₄為該反應(yīng)的催化劑（或Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)有催化作用）；
②與實(shí)驗(yàn)1作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，除要加入硫酸錳不同外，其它條件必須相同，所以加入的高錳酸鉀的量為3.0mL，少量固體為MnSO₄，
故答案為：

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				在向試管中加 入少量固體	室 溫 下溶液顏 色 褪 至 無(wú) 色 所 需時(shí)間/min
	0.6mol/L H2C2O4 溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4 溶液	mol/L 稀 硫酸
			3.0		MnSO4

；
③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則反應(yīng)速率加快，溶液褪色的時(shí)間小于4min，從而說(shuō)明Mn²⁺是催化劑，
故答案為：與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短（或所用時(shí)間（t）小于4min）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度中等，注意掌握溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，解題關(guān)鍵是對(duì)比分析圖表中的數(shù)據(jù)找出相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，然后得出合理結(jié)論，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>