Question

某小組利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應來探究“外界條件對化學反應速率的影響”。實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應的快慢。該小組設計了如下方案：

實驗編號	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）已知反應后H₂C₂O₄轉化為CO₂逸出，KMnO₄轉化為MnSO₄，每消耗1molH₂C₂O₄轉移_______mol電子。為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質的量需要滿足的關系為n(H₂C₂O₄)∶n(KMnO₄)≥______。
（2）探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是________(填編號，下同)，可探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是________。
（3）實驗①測得KMnO₄溶液的褪色時間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內平均反應速率v(KMnO₄)＝________mol·L^－1·min^－1。
（4）已知實驗③中c(MnO₄^-)～反應時間t的變化曲線如下圖。若保持其他條件不變，請在圖中畫出實驗②中c(MnO₄^-)～t的變化曲線示意圖。

Answer 1

（1）2　 2.5(或5:2)　  （2）②和③，　①和②　 （3）0.010
（4）

解析試題分析：（1）高錳酸鉀溶液與草酸反應的化學方程式為：2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + MnSO₄ + 10CO₂↑+ 8H₂O，反應中C的化合價由+3價升高到+4價，所以每消耗1molH₂C₂O₄轉移2mol電子；為了觀察到紫色褪去，則KMnO₄必須完全反應，從方程式可看出：n(H₂C₂O₄) n(KMnO₄)≥5∶2。（2）分析表中數據可看出，②和③兩個實驗僅溫度不同，①和②兩個實驗僅草酸濃度不同，所以探究溫度對化學反應速率影響的實驗是②和③，探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗是①和②。（3）用KMnO₄溶液表示的平均反應速率為：。（4）實驗比較實驗的反應溫度低，則反應速率小，KMnO₄溶液褪色時間長，c(MnO₄^-)～t的變化曲線示意圖見答案。
考點：考查外界條件對化學反應速率影響的實驗設計、評價與表達，考查綜合分析能力和圖表處理能力。