Question

1．甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素（化學(xué)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O）．
（1）請(qǐng)寫出該反應(yīng)對(duì)應(yīng)的離子方程式（提示：H₂C₂O₄是弱酸）：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下（實(shí)驗(yàn)中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
（2）甲組：通過測定單位時(shí)間內(nèi)生成CO₂氣體體積的大小來比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小．
實(shí)驗(yàn)裝置如圖，實(shí)驗(yàn)時(shí)分液漏斗中A溶液一次性放下，A、B的成分見表：

序號(hào)	T （K）	催化劑用量（g）	A溶液	B溶液
①①	298	0	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.001mol/L KMnO4溶液
②②	298	0	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
③③	323	0.5	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液
④④	298	0.5	2mL 0.2mol/L H2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L KMnO4溶液

該實(shí)驗(yàn)探究的是溫度、濃度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響．在反應(yīng)停止之前，相同時(shí)間內(nèi)針管中所得CO₂的體積由大到小的順序是③＞④＞②＞①（用實(shí)驗(yàn)序號(hào)填空）．
（3）乙組：通過測定KMnO₄溶液褪色所需時(shí)間的多少來比較化學(xué)反應(yīng)速率的大�。�取兩支試管對(duì)實(shí)驗(yàn)①和②分別進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，測得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計(jì)時(shí)）：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	溶液褪色所需時(shí)間t（min）
	第一次	第二次	第三次
①①	6	7	7
②②	14	11	14

實(shí)驗(yàn)②中用KMnO₄的濃度變化來表示該反應(yīng)平均反應(yīng)速率計(jì)算的表達(dá)式$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1（表達(dá)式中要用題中原始數(shù)據(jù)，無需算出結(jié)果，且假設(shè)混合溶液體積可以直接相加）．若不經(jīng)過計(jì)算，直接看表中的褪色時(shí)間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？不可行（填“可行”或“不可行”）．若不可行（若認(rèn)為可行則下空不填），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以通過直接觀察褪色時(shí)間長短來判斷的改進(jìn)方案取過量且同體積、不同濃度的草酸和同體積同濃度的酸性KMnO₄溶液反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中化學(xué)方程式改寫成離子方程式；
（2）對(duì)比①②實(shí)驗(yàn)可探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，對(duì)比③④實(shí)驗(yàn)可探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，對(duì)比②③實(shí)驗(yàn)可探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，據(jù)此分析二氧化碳的體積順序；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$列出表達(dá)式；從表中數(shù)據(jù)可知方法不可行；應(yīng)該統(tǒng)一有顏色的高錳酸鉀的量，讓草酸過量且濃度不同．

解答 解：（1）題中給出了化學(xué)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，要拆的物質(zhì)有高錳酸鉀、硫酸、硫酸鉀、硫酸錳，離子反應(yīng)方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）對(duì)比①②實(shí)驗(yàn)可探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大，化學(xué)反應(yīng)速率大，所得CO₂的體積大，對(duì)比③④實(shí)驗(yàn)可探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，溫度高，化學(xué)反應(yīng)速率快，二氧化碳含量大，對(duì)比②③實(shí)驗(yàn)可探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，③中使用了催化劑，故相同時(shí)間內(nèi)③實(shí)驗(yàn)中所得二氧化碳最多，
故答案為：溫度、濃度、催化劑；③＞④＞②＞①；
（3）c（KMnO₄）=0.01mol/L，與草酸混合后的濃度為：$\frac{4×1{0}^{-3}L×0.01mol•{L}^{-1}}{（4+2）×1{0}^{-3}L}$，從表中3次時(shí)間分析，第2次實(shí)驗(yàn)誤差較大，應(yīng)舍去這個(gè)無效數(shù)據(jù)，
所以△t=$\frac{14min+14min}{2}$=14min，故v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1；從表中數(shù)據(jù)可知濃度小的褪色時(shí)間反而短，是因?yàn)椴菟徇^量，高錳酸鉀的量太少的原因所致，所以不經(jīng)過計(jì)算，直接看表中的褪色時(shí)間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，不可行；應(yīng)該統(tǒng)一有顏色的高錳酸鉀的量，讓草酸過量且濃度不同，
故答案為：$\frac{4×1{0}^{-3}×0.01}{（4+2）×1{0}^{-3}×14}$mol•L^-1•min^-1；不可行；取過量且同體積、不同濃度的草酸和同體積同濃度的KMnO₄酸性溶液反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，用控制變量法進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這個(gè)小題比較新穎，考查學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，有一定難度．