Question

【題目】用酸性KMnO4和H2C2O4（草酸）反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素，離子方程式為：2MnO4 -+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。某實(shí)驗(yàn)小組欲通過測定單位時(shí)間內(nèi)生成CO2的速率，探究某種影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，設(shè)計(jì)方案如下（KMnO4溶液已酸化）：

實(shí)驗(yàn)序號	A溶液	B溶液
①	20mL 0.lmol·L-l H2C2O4溶液	30mL 0.01mol.L-l KMnO4溶液
②	20mL 0.2mol·L-l H2C2O4溶液	30mL 0.01mol.L-l KMnO4溶液

(1)該實(shí)驗(yàn)探究的是______對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。相同時(shí)間內(nèi)針筒中所得CO2的體積大小關(guān)系是_____（填實(shí)驗(yàn)序號）。

(2)若實(shí)驗(yàn)①在2min末注射器的活塞向右移動到了b mL的位置，則這段時(shí)間的反應(yīng)速率可表示為v(CO2)=______mL/min。若實(shí)驗(yàn)②在t min收集了4.48×10-3L CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則t min末c(MnO4-)=______。

(3)該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖二，其中t1～t2時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：①___________、②___________。

(4)已知草酸是一種二元弱酸，其電離常數(shù)K1=5.4×10-2、K2=5.4×10-5，寫出草酸的電離方程式_______、________。試從電離平衡移動的角度解釋K1>>K2的原因_______________。

Answer 1

【答案】 草酸的濃度 ②＞① (b-20)/2 5.2×10－3mol/L 產(chǎn)物Mn2+是反應(yīng)的催化劑 反應(yīng)放熱 H2C2O4H++ HC2O4－ HC2O4－H++ C2O42－ 前一步電離出的H+對后面的電離有抑制作用

【解析】試題分析：本題考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算以及外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，多元弱酸的電離平衡。

（1）分析實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②，所用KMnO4溶液是等體積、等濃度，所用H2C2O4溶液體積相同、濃度不同，所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究H2C2O4的濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。由于實(shí)驗(yàn)①中H2C2O4溶液的濃度比實(shí)驗(yàn)②中低，實(shí)驗(yàn)①的反應(yīng)速率比實(shí)驗(yàn)②慢，相同時(shí)間內(nèi)針筒中所得CO2的體積大小關(guān)系是②①。

（2）實(shí)驗(yàn)①向錐形瓶中加入20mL的H2C2O4溶液，活塞會向右移動20mL，在2min末注射器的活塞向右移動到了b mL的位置，則收集到CO2的體積為（b-20）mL，則這段時(shí)間的反應(yīng)速率可表示為υ(CO2)=（b-20）mL2min=(b-20)/2mL/min。若實(shí)驗(yàn)②在t min收集了4.48×10-3L CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），n（CO2）=4.48×10-3L22.4L/mol=210-4mol，根據(jù)離子方程式反應(yīng)消耗的n（MnO4-）=410-5mol，tmin末c(MnO4-)=(0.01mol/L0.03L-410-5mol) (0.02L+0.03L)=0.0052mol/L。

（3）隨著時(shí)間的推移，反應(yīng)物濃度減小，化學(xué)反應(yīng)速率會變慢，t1～t2時(shí)間內(nèi)速率變快不是濃度引起的；由于該反應(yīng)中沒有氣體參與，t1～t2時(shí)間內(nèi)速率變快也不是壓強(qiáng)引起的；其中t1～t2時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因可能是：①產(chǎn)物Mn2+是反應(yīng)的催化劑、②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率加快。

（4）草酸是一種二元弱酸，其電離方程式為H2C2O4H++ HC2O4－、HC2O4－H++ C2O42－。K1>>K2的原因是前一步電離出的H+對后面的電離有抑制作用。