Question

11．某化學(xué)興趣小組為了研究外界條件對化學(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	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色所需時(shí)間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4

請回答：
（1）根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)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（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大．
（2）利用實(shí)驗(yàn)1數(shù)據(jù)計(jì)算，用KMnO₄的濃度變化表示反應(yīng)速率 （KMnO₄）=1.5×10^-2mol•L^-1•min^-1或0.015 mol•L^-1•min^-1．
（3）該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了 （Mn²⁺） 隨時(shí)間變化趨勢的示意圖，如圖甲所示．但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過程中 （Mn²⁺） 隨時(shí)間變化的趨勢應(yīng)如圖乙所示． 該小組同學(xué)根據(jù)圖乙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⁺對該反應(yīng)有催化作用）．
②請你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案，并選擇表中空白處應(yīng)加入的物質(zhì)．

實(shí)驗(yàn)編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無色所需時(shí)間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0

A．KMnO₄       B．H₂C₂O₄      C．K₂SO₄        D．MnSO₄
③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)4與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短 或：溶液褪色所用時(shí)間（t）小于4min．

Answer 1

分析 （1）從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是KMnO₄濃度，根據(jù)褪色時(shí)間判斷溶液濃度對反應(yīng)速率的影響反應(yīng)物濃度增大；
（2）先根據(jù)醋酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過量問題，計(jì)算高錳酸鉀濃度變化量，再根據(jù)v=$\frac{△C}{△t}$計(jì)算；
（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，所以探究的是硫酸錳在反應(yīng)中的作用；
②作對比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同；
③若反應(yīng)加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時(shí)間減少．

解答 解：（1）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，褪色時(shí)間變短，則反應(yīng)速率增大，
故答案為：其他條件相同時(shí)，增大KMnO₄濃度（或反應(yīng)物濃度），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：$\frac{0.2mol•{L}^{-1}×0.003L}{（3+2+3+2）×1{0}^{-3}L}$=0.06mol/L，
這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=$\frac{0.06mol•{L}^{-1}}{4min}$=1.5×10^-2 mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-2mol•L^-1•min^-1或0.015 mol•L^-1•min^-1；
（3）①由圖乙可知，反應(yīng)開始后速率增大的比較快，說明生成物中的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⁺對該反應(yīng)有催化作用）；
②與實(shí)驗(yàn)1作對比實(shí)驗(yàn)，則加入的硫酸錳的量不同，其它條件必須相同，所以加入的少量固體為MnSO₄，
故答案為：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，從而說明Mn²⁺是催化劑，
故答案為：實(shí)驗(yàn)4與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短或：溶液褪色所用時(shí)間（t）小于4min．

點(diǎn)評 本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，題目難度不大，注意對比分析圖表中的數(shù)據(jù)找出相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，利用控制變量法分析解答，難度中等．