Question

（一）某小組利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)來(lái)探究“外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”．實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)測(cè)定褪色所需時(shí)間來(lái)判斷反應(yīng)的快慢．限選試劑與儀器：0.20mol/LH₂C₂O₄溶液，0.010mol/L 酸性KMnO₄溶液，蒸餾水，錐形瓶，恒溫水浴槽，量筒，秒表．該小組設(shè)計(jì)了如下的方案．

物理量		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	0.20	2.0	0.010	4.0	50
②	0	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③				0.010	4.0	25

（1）已知反應(yīng)后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄．為了觀(guān)察到
紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿(mǎn)足的關(guān)系為：
n（H₂C₂O₄）：n （KMnO₄）≥

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)③測(cè)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．
（3）請(qǐng)完成表格內(nèi)五處空白．
（4）已知50℃時(shí)c（MnO₄^-）～反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線(xiàn)如圖1，其中反應(yīng)速率最快的階段是

 

，原因是

 

．

（二）利用圖2（a）和（b）中的信息，按圖2（c）裝置（連通的A、B瓶中已充有NO₂氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．可觀(guān)察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的

 

（填“深”或“淺”），其原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

專(zhuān)題：

分析：（一）（1）根據(jù)“觀(guān)察到紫色褪去”必須滿(mǎn)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）先根據(jù)醋酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過(guò)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；
（3）由于高錳酸鉀和草酸的濃度均相同，為了探究不同濃度對(duì)反映速率的影響，需要加水改變草酸的濃度；
（4）從圖象可以看出t₁-t₂階段斜率最大，c（MnO₄^-）變化最大，說(shuō)明此時(shí)段反應(yīng)速率最快，由于濃度變小，可以推測(cè)是催化劑的影響；
（二）由圖a可知，1mol過(guò)氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過(guò)氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

解答： 解：（一）（1）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(guān)察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質(zhì)的量應(yīng)該少量，即c（H₂C₂O₄）：c（KMnO₄）≥

5

2

=2.5，
故答案為：2.5；
（2）草酸的物質(zhì)的量為：0.10mol?L^-1×0.002L=0.0002mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.010mol?L^-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0002mol：0.00004mol=5：1，顯然草酸過(guò)量，高錳酸鉀完全反應(yīng)，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：

0.010mol/L×0.004L

0.002L+0.004L

=

2

3

×0.010mol/L，
這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=

2 3 ×0.010mol/L

40S 60S/min

=0.010mol?L^-1?min^-1=1.0×10^-2mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.010或1.0×10^-2；
（3）三組實(shí)驗(yàn)中高錳酸鉀的濃度、體積均相等，為了探究草酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，可以加蒸餾水來(lái)改變草酸的濃度，所以，第一列的物理量為蒸餾水，實(shí)驗(yàn)③可以加1mL的蒸餾水改變草酸的濃度，以便與實(shí)驗(yàn)②作對(duì)比，補(bǔ)充完整為：

物理量	蒸餾水	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	體積（mL）	濃度/mol?L-1	體積/mL	濃度/mol?L-1	體積/mL
①	0	0.20	2.0	0.010	4.0	50
②	0	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	1.0	0.20	1.0	0.010	4.0	25

故答案為：

物理量	蒸餾水	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	體積（mL）	濃度/mol?L-1	體積/mL	濃度/mol?L-1	體積/mL
①	0	0.20	2.0	0.010	4.0	50
②	0	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	1.0	0.20	1.0	0.010	4.0	25

；
（4）從圖象可以看出t₁-t₂階段斜率最大，c（MnO₄^-）變化最大，說(shuō)明此時(shí)段反應(yīng)速率最快，由于反應(yīng)物的濃度變小，可以推測(cè)是催化劑的影響，可推測(cè)是生成物做了催化劑，
故答案為：t₁-t₂；生成物MnSO₄是該反應(yīng)的催化劑；
（2）由圖a可知，1mol過(guò)氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過(guò)氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO₂移動(dòng)，故B瓶顏色更深，
故答案為：深；2NO₂（紅棕色）?N₂O₄（無(wú)色），△H＜0是放熱反應(yīng)，且雙氧水的分解反應(yīng)也是放熱反應(yīng)．當(dāng)右邊雙氧水分解時(shí)放出的熱量會(huì)使B瓶升溫，使瓶中反應(yīng)朝逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO₂移動(dòng)，故B瓶顏色更深．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氧化還原反應(yīng)、反應(yīng)速率影響因素實(shí)驗(yàn)、化學(xué)平衡移動(dòng)等，側(cè)重對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，注意利用控制變量法測(cè)定外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，難度中等．