Question

【題目】某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：

（實驗原理）2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4＝ K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O

（實驗內容及記錄）

實驗編號	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間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	V1	2.7
3	1.0	V2	2.0	3.0	3.9

請回答：（1）表中V1=___________，V2=___________。

（2）根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是_____________________________。

（3）利用實驗1中數據計算，若用KMnO4的濃度變化表示的反應速率為：υ(KMnO4)＝ ________________________。

（4）該小組同學根據經驗繪制了n(Mn2+) 隨時間變化趨勢的示意圖，如圖1所示。但有同學查閱已有的實驗資料發現，該實驗過程中n(Mn2+) 隨時間變化的趨勢應如圖2所示。該小組同學根據圖2所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究。（忽略反應過程中溫度變化）

①該小組同學提出的假設是_______________________________________。

②請你幫助該小組同學完成實驗方案。

實驗編號	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間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0	A	t

表中加入的固體A是_______________。（寫化學式）

③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是____________

（5）工業上可用電解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，則電解時，陽極發生的電極反應式為____________________________________。

Answer 1

【答案】3.0 4.0 其他條件相同時，增大H2C2O4濃度（或反應物濃度），反應速率增大 1.0×10－2 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4為該反應的催化劑（或Mn2+對該反應有催化作用） MnSO4 與實驗1比較，溶液褪色所需時間短 或：所用時間（t）小于1.5min MnO42－－e－＝MnO4－

【解析】

（1）研究外界條件對化學反應速率的影響，需用控制單一變量法，根據表格數據可知變量為草酸的濃度，則為使混合液中硫酸和高錳酸鉀的濃度相同，需用水控制溶液的總體積相同，硫酸和高錳酸鉀的用量也相同；

（2）從表中數據可知改變的條件是草酸的濃度，其他條件相同時，增大H2C2O4濃度（或反應物濃度），反應速率增大；

（3）根據公式計算用高錳酸鉀表示的反應速率；

（4）①由圖可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4為該反應的催化劑（或Mn2+對該反應有催化作用）；

②由表格中數據可知第4組與第1組除了A固體外，其余均相同，則與實驗1作對比實驗，為驗證假設，表中加入的固體A是MnSO4；

③若該小組同學提出的假設成立，則第4組反應速率快；

（5）根據題意知，Mn元素化合價由+6價升高為+7價，則電解時，陽極發生的電極反應式為MnO42- - e- ＝MnO4-。

（1）溶液的總體積相同，硫酸和高錳酸鉀的濃度相同，用量也相同。根據實驗1可知溶液總體積為10mL，所以V1=3.0mL，V2=4.0mL；

故答案為：3.0；4.0；

（2）從表中數據可知改變的條件是草酸的濃度，其他條件相同時，增大H2C2O4濃度（或反應物濃度），反應速率增大；

故答案為：其他條件相同時，增大H2C2O4濃度（或反應物濃度），反應速率增大；

（3）反應中消耗高錳酸鉀的濃度是，v(KMnO4)＝；

故答案為：1.0×10-2 mol/(L·min)；

（4）①由圖可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO4為該反應的催化劑（或Mn2+對該反應有催化作用）；

故答案為：生成物中的MnSO4為該反應的催化劑（或Mn2+對該反應有催化作用）；

②由表格中數據可知第4組與第1組除了A固體外，其余均相同，則與實驗1作對比實驗，為驗證假設，表中加入的固體A是MnSO4；

故答案為：MnSO4；

③若該小組同學提出的假設成立，則第4組反應速率快，應觀察到的現象是實驗1比較，溶液褪色所需時間短或所用時間（t）小于1.5min，從而說明Mn2+對該反應有催化作用；

故答案為：與實驗1比較，溶液褪色所需時間短或所用時間（t）小于1.5min；

（5）根據題意知，工業上可用電解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，Mn元素化合價由+6價升高為+7價，則電解時，陽極發生的電極反應式為MnO42- - e- ＝MnO4-；

故答案為：MnO42- - e- ＝MnO4-。