Question

【題目】某化學實驗小組用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應，研究外界條件反應速率的影響，設計了如下探究實驗方案：

實驗	草酸溶液 (0.5mol/L)	高錳酸鉀 (0.5mol/L)	稀硫酸 (0.5mol/L)	硫酸錳 (0.5mol/L)	溫度	蒸餾水
①	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	25℃	1.0 mL
②	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	1.0 mL	25℃	0
③	8.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	25℃	Vx
④	10.0 mL	2.0 mL	3.0 mL	0	35℃	1.0 mL

回答下列問題：

（1）本方案中用于設計實驗的化學反應的離子方程式是____，實驗中預計通過觀察什么現象或測定什么數據來進行判斷：_____。

（2）該實驗的目的是____。

（3）實驗③中的Vx=____；實驗①和④測得反應速率分別為v1、v4，則v1____v4(填：“＞”“＜”和“=”)

（4）實驗①中，c(Mn2+)與t關系如圖所示。AB段斜率明顯大于OA段斜率，除反應可能放熱外，猜想還可能是_____，利用提供的試劑設計實驗III，驗證猜想。

提供的試劑：0.01mol/L酸性KMnO4溶液，0.1 mol/L草酸溶液，3mol/L硫酸，MnSO4溶液，MnSO4固體，蒸餾水

①補全實驗III的操作：向試管中先加入1mL 0.01mol/L酸性KMnO4溶液，再加入10滴3mol/L硫酸，然后加入少量的____，最后加入1mL 0.1 mol/L草酸溶液。

②若猜想成立，應觀察到的實驗現象是_______。

Answer 1

【答案】2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 觀察溶液紫紅色褪去的快慢(或測定從反應開始至溶液紫紅色褪去所用時間) 研究反應物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學反應速率的影響 3.0 ＜ 產物中的Mn2+對該反應有催化作用 MnSO4固體 加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺

【解析】

(1)實驗中酸性高錳酸鉀溶液氧化草酸，據此書寫反應的離子方程式；酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，實驗中可通過觀察溶液紫紅色褪去的快慢或測定從反應開始至溶液紫紅色褪去所用時間判斷反應速率；

(2)結合表中數據分析判斷該實驗的目的；

(3)實驗①和實驗③中只有草酸的濃度不同，所以探究草酸濃度對反應速率的影響，因此溶液的體積應該相同；實驗①和實驗④中溫度不同，溫度越高，反應速率越快，據此判斷v1、v4大小；

(4)由于生成物中有錳離子產生，還可能是產物中的Mn2+對該反應有催化作用。設計實驗驗證猜想時，可以加入MnSO4固體與實驗II對比，若猜想成立，加入MnSO4固體溶液紫色應迅速變淺，據此分析解答。

(1)實驗中酸性高錳酸鉀溶液氧化草酸，反應的化學方程式為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O；由于酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，所以實驗中可通過觀察溶液紫紅色褪去的快慢或測定從反應開始至溶液紫紅色褪去所用時間來判斷反應速率，故答案為：2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O；觀察溶液紫紅色褪去的快慢(或測定從反應開始至溶液紫紅色褪去所用時間)；

(2)結合表中數據可知，該實驗的目的是研究反應物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學反應速率的影響，故答案為：研究反應物濃度、催化劑(或Mn2+的催化作用)、溫度對化學反應速率的影響；

(3)實驗①和實驗③中只有草酸的濃度不同，所以探究草酸濃度對反應速率的影響，因此溶液的體積應該相同，則實驗③中的Vx=3.0；實驗①和實驗④中溫度不同，溫度越高，反應速率越快，則v1＜v4，故答案為：3.0；＜；

(4)由于生成物中有錳離子產生，所以AB段斜率明顯大于OA段斜率，除了反應可能放熱外，還可能是產物中的Mn2+對該反應有催化作用，故答案為：產物中的Mn2+對該反應有催化作用；

①要驗證該反應中生成的Mn2+對反應有催化作用，可以通過加入MnSO4固體與實驗II對比，其他條件與實驗II相同，故實驗Ⅲ的操作為：向試管中先加入1mL0.01mol/L酸性KMnO4溶液，再加入10滴3mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固體，最后加入1mL0.1mol/L草酸溶液，故答案為：MnSO4固體；

②若猜想成立，則實驗III褪色迅速，可以觀察到：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺，故答案為：加入草酸溶液后，溶液紫色迅速變淺。