Question

KMnO4酸性溶液與草酸（H2C2O4）溶液反應(yīng)時(shí)，溶液紫色會(huì)逐漸褪去。某探究小組用測(cè)定此反應(yīng)溶液紫色消失所需時(shí)間的方法，研究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響。該實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：

①所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇：0.02 mol·L-1、0.002 mol·L-1；

②所用H2C2O4溶液的濃度可選擇：0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1；

③每次實(shí)驗(yàn)時(shí)KMnO4酸性溶液的用量均為4 mL、H2C2O4溶液的用量均為2mL。

（1）若要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實(shí)驗(yàn)條件，至少需要完成____ 組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比即可得出結(jié)論。

（2）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO4酸性溶液的濃度，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計(jì)時(shí)）如下表所示：

KMnO4酸性溶液濃度 （mol·L-1）	溶液褪色所需時(shí)間（min）
第一次	第二次	第三次
0.02	14	13	11
0.002	6.7	6.6	6.7

 

①用0.002 mol/L KMnO4酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，KMnO4的平均反應(yīng)速率（忽略混合前后溶液體積變化）。

②依據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“溶液的褪色所需時(shí)間越短，反應(yīng)速率越快”的結(jié)論。某同學(xué)設(shè)計(jì)以下方案，可以直接得出“褪色時(shí)間越短，反應(yīng)的速率越快”結(jié)論。

KMnO4酸性溶液	H2C2O4溶液
濃度/ mol/L	體積(ml)	濃度/ mol/L	體積（ml）
0.02	2	b	4
a	2	c	4

 

則表中a= ；b= ；c= 。

（3）草酸電離常數(shù)：Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-5。與KMnO4反應(yīng)時(shí)，它將轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。

①草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的離子方程式為 。

②室溫下，0.1mol·L-1 KHC2O4酸溶液中pH 7，理由是 。

（4）測(cè)得某次實(shí)驗(yàn)（恒溫）時(shí)溶液中Mn2+物質(zhì)的量與時(shí)間關(guān)系如圖。請(qǐng)解釋n(Mn2+)在反應(yīng)起始時(shí)變化不大、一段時(shí)間后快速增大的原因： 。

 

 

Answer 1

（1）4；

（2）①2×10-4mol/(L·min)

②0.02 0.2或0.4 0.4或0.2

（3）①5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

②＜ 因?yàn)?/span>HC2O4-的電離程度大于HC2O4-的水解程度

（4）Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用

【解析】

試題分析：（1）若要探究反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，通過變換這些實(shí)驗(yàn)條件，首先要在一定溫度下，用一種濃度的KMnO4酸性溶液和H2C2O4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作對(duì)照。然后通過改變KMnO4或H2C2O4的濃度來關(guān)系反應(yīng)的快慢以測(cè)定濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；再進(jìn)行其它的條件不變，通過改變反應(yīng)溫度來測(cè)定反應(yīng)速率，來實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響；最后進(jìn)行其它條件不變，加入催化劑來觀察反應(yīng)速率的快慢實(shí)現(xiàn)催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響的實(shí)驗(yàn)。因此至少需要完成4組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比即可得出結(jié)論。（2）①用0.002 mol/L KMnO4酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，Δt=(6.7＋6.6＋6.7)÷3=20/3min．v(KMnO4)=Δc÷Δt =0.002 mol/L×4÷(4＋2) ÷20/3min=2×10-4mol/(L·min)。②若要得出“褪色時(shí)間越短，反應(yīng)的速率越快”結(jié)論應(yīng)該只改變一個(gè)量，其它都相同，觀察褪色時(shí)間的長短。a=0.02;b=0.2,c=0.4或a=0.02;b=0.4,c=0.2.（3）①由電離平衡常數(shù)可知草酸是弱酸。因此根據(jù)氧化反應(yīng)反應(yīng)的規(guī)律及離子方程式的拆寫原則可得：草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的離子方程式為5H2C2O4+2MnO4-+6H+= 2Mn2++ 10CO2↑+8H2O。②室溫下，草酸電離常數(shù)：Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-5可知草酸氫根離子的電離作用大于其水解作用，所以溶液呈酸性。pH＜7.（4）n(Mn2+)在反應(yīng)起始時(shí)變化不大，速率也變化不大，一段時(shí)間后由于n(Mn2+)增多，反應(yīng)速率快速增大是因?yàn)?/span>Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用。

考點(diǎn)：考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、離子方程式的書寫、多元弱酸的酸式鹽的電離與水解及溶液的酸堿性的知識(shí)。