Question

18．KMnO₄是常見的試劑．某小組擬用酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂（K₂=5.4×10^-2）的反應(yīng)（此反應(yīng)為熱效反應(yīng)）來(lái)探究“條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”并設(shè)計(jì)了如下的方案記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（忽略溶液混合體積變化）限選試劑和儀器：0.20mol/l KMnO₄ 溶液（酸性）蒸餾水、試管、量筒、秒表、恒溫水浴槽

物理量 編號(hào)	V（0.20mol/L H2C2O4溶液）/mL	甲	V（O．O1mol/L KMnO4溶液）/mL	M（MnSO4固體）/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	5.0
②	2.0	0	4.0	0	2.5
③	1.0	a	4.0	0	2.5
④	2.0	0	4.0	0.1	2.5

回答下列問(wèn)題：
（1）完成上述反應(yīng)原理的離子反應(yīng)方程式
□MnO₄^-+□5H₂C₂O₂+□6H⁺=□Mn^2-+□CO₂↑+□H₂
（2）上述實(shí)驗(yàn)①②是溫度探究對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；若上述實(shí)驗(yàn)②③是探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，則表格中“甲”應(yīng)填寫V（蒸餾水）/mL，a為1.0；乙是實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量，則表格中“乙”應(yīng)填
寫溶液褪色的時(shí)間
（3）上述實(shí)驗(yàn)②④是探究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷的坐標(biāo)圖1中畫出②和④的能量變化關(guān)系圖（做必要的標(biāo)注）                         
Ⅱ某化學(xué)小組利用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，限選試劑：KBr溶液、KMnO4．濃鹽酸、濃硫酸
（4）裝置a、d中盛放的試劑分別是：濃鹽酸、KBr溶液；試驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象為c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)樽攸S色；此實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是無(wú)尾氣處理裝置

Answer 1

分析 （1）酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，結(jié)合離子方程式的電荷守恒和反應(yīng)環(huán)境可知，要有H⁺參與反應(yīng)，根據(jù)得失電子數(shù)守恒和電荷守恒來(lái)配平；
（2）當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致；要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響，則加入的H₂C₂O₄溶液的體積不同，但反應(yīng)體積溶液的總體積需相同，故應(yīng)加入蒸餾水來(lái)確保溶液的總體積均為6mL；要準(zhǔn)確描述反應(yīng)速率的快慢，必須準(zhǔn)確測(cè)得溶液褪色時(shí)間的長(zhǎng)短．
（3）使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)物、生成物的能量以及反應(yīng)放出的熱量，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物，故要實(shí)驗(yàn)證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄將Cl₂氧化出，用Cl₂將Br₂氧化出，據(jù)此分析；根據(jù)反應(yīng)來(lái)分析現(xiàn)象；由于氯氣、溴蒸汽有毒，故應(yīng)有尾氣處理．

解答 解：（1）酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，結(jié)合離子方程式的電荷守恒和反應(yīng)環(huán)境可知，要有H⁺參與反應(yīng)，根據(jù)得失電子數(shù)守恒和電荷守恒來(lái)配平可得：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
（2）當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致，通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)①②的反應(yīng)條件可知，實(shí)驗(yàn)①②可探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)②③中的H₂C₂O₄溶液的加入體積不同，故要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對(duì)反應(yīng)速率的影響，但反應(yīng)體積溶液的總體積需相同，故應(yīng)加入蒸餾水來(lái)確保溶液的總體積均為6mL，故甲應(yīng)為V（蒸餾水）/mL，a的值為1.0；要準(zhǔn)確描述反應(yīng)速率的快慢，必須準(zhǔn)確測(cè)得溶液褪色時(shí)間的長(zhǎng)短，故乙要測(cè)量的物理量是溶液褪色的時(shí)間，
故答案為：溫度；V（蒸餾水）/mL；1.0；溶液褪色的時(shí)間；
（3）使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)物、生成物的能量以及反應(yīng)放出的熱量，故圖象為，
故答案為：；
（4）根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物，故要實(shí)驗(yàn)證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄將Cl₂氧化出，用Cl₂將Br₂氧化出，故a中應(yīng)放濃鹽酸，c中放KMnO₄溶液，通過(guò)KMnO₄能將濃鹽酸中的Cl^-氧化為Cl₂可證明氧化性KMnO₄＞Cl₂；d中放KBr溶液，通過(guò)Cl₂與KBr溶液反應(yīng)置換出Br₂可以證明氧化性Cl₂＞Br₂，
由于c中有氯氣生成，即有黃綠色氣體產(chǎn)生，在d中氯氣將KBr溶液氧化為單質(zhì)溴，溶液變?yōu)樽攸S色．由于氯氣、溴蒸汽有毒，故應(yīng)有尾氣處理裝置．
故答案為：濃鹽酸；KBr溶液；c中有黃綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)樽攸S色；無(wú)尾氣處理裝置．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響反應(yīng)速率的因素的探究，應(yīng)注意的是當(dāng)探究某一種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保持其他影響因素一致．綜合性較強(qiáng)，難度較大．