Question

【題目】某小組利用 H2C2O4 溶液和酸性 KMnO4 溶液反應(yīng)來探究“外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計(jì)時(shí)，通過測定褪色所需時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計(jì)了如下方案。

編號	H2C2O4 溶液		酸性 KMnO4 溶液		溫度℃
	濃度/mol·L-1	體積/mL	濃度/mol·L-1	體積/mL
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

(1)已知反應(yīng)后 H2C2O4 轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4溶液轉(zhuǎn)化為MnSO4，每消耗1 mol H2C2O4轉(zhuǎn)移__________mol 電子。為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為 n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥______________。

(2)探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號是____________(填編號，下同)，可探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號是____________。

(3)實(shí)驗(yàn)①測得 KMnO4溶液的褪色時(shí)間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(KMnO4)=_______________mol·L-1·min-1。

(4)已知50℃時(shí)c(MnO4-)～反應(yīng)時(shí)間 t 的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請?jiān)谧鴺?biāo)圖中，畫出 25℃時(shí)c(MnO4-)～t的變化曲線示意圖________。

(5)高錳酸鉀和草酸反應(yīng)開始速率較慢，反應(yīng)一會兒，速率突然加快，合理的原因是_________

Answer 1

【答案】2 2.5 ②和③ ①和② 0.010

【解析】

(1)根據(jù)題中信息及化合價(jià)升降法配平反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)電子守恒計(jì)算出1mol草酸完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；根據(jù)“觀察到紫色褪去”必須滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量小于草酸的物質(zhì)的量解得二者濃度關(guān)系；

(2)根據(jù)探究溫度對反應(yīng)速率影響時(shí)除了溫度外其它條件必須相同判斷；根據(jù)體積濃度對反應(yīng)速率影響時(shí)除了濃度不同，其他條件必須完全相同分析；

(3)先根據(jù)草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；

(4)根據(jù)溫度降低反應(yīng)速率減小畫出25℃時(shí)c(MnO4-)～t的變化曲線圖；

(5)從反應(yīng)生成物的作用分析影響因素。

(1) 根據(jù)反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4轉(zhuǎn)化為MnSO4，利用化合價(jià)升降相等寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑；H2C2O4中碳元素的化合價(jià)為+3價(jià)，變成二氧化碳后化合價(jià)總共升高了2×(4-3)價(jià)，所以每消耗1mol(H2C2O4)轉(zhuǎn)移2mol電子；為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質(zhì)的量應(yīng)該少量，即n(H2C2O4)：n(KMnO4)≥5：2=2.5；

(2)探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，必須滿足除了溫度不同，其他條件完全相同，所以滿足此條件的實(shí)驗(yàn)編號是：②和③；探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實(shí)驗(yàn)編號是①和②；

(3)草酸的物質(zhì)的量為：n(H2C2O4)=0.10molL-1×0.002L=0.0002mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量n(KMnO4)=0.010molL-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比n(H2C2O4)：n(KMnO4)=0.0002mol：0.00004mol=5：1，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c(KMnO4)==×0.010mol/L，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(KMnO4)== 0.010mol/(Lmin)；

(4)由于在其他條件不變時(shí)，升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快，降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小，則25℃時(shí)反應(yīng)速率小于50℃時(shí)，所以高錳酸根離子的濃度變化比50℃時(shí)小，反應(yīng)需要的時(shí)間大于50℃條件下需要的時(shí)間，據(jù)此畫出25℃時(shí)c(MnO4-)～t的變化曲線示意圖為：；

(5) 高錳酸鉀和草酸在溶液中發(fā)生反應(yīng)：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，物質(zhì)的濃度減小，反應(yīng)速率不減小，反而是反應(yīng)開始速率較慢，反應(yīng)一會兒，速率突然加快，原因可能是反應(yīng)產(chǎn)生了Mn2+，該離子對反應(yīng)有催化作用，是化學(xué)反應(yīng)速率大大加快。