【題目】某化學實驗小組用酸性 KMnO4 溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應,研究外界條件對反應速率的影響,實驗操作及現(xiàn)象如下:

編號

實驗操作

實驗現(xiàn)象

I

向一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L

KMnO4 溶液,再加入 1 3 mol/L 硫酸和 9 滴蒸餾水,最后加入 1 mL 0.1 mol/L草酸溶液

10 min 內溶液紫色無明顯變化,后顏色逐漸變淺, 30 min 后幾乎變?yōu)闊o色

II

向另一支試管中先加入 1 mL 0.01 mol/L

酸性 KMnO4 溶液,再加入 10 3 mol/L硫酸,最后加入 1 mL 0.1 mol/L 草酸溶液

80 s 內溶液紫色無明顯變

化,后顏色迅速變淺,約

150 s 后幾乎變?yōu)闊o色

1)補全高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式:5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ =2Mn2+ +_____+_____

2)由實驗 I、II 可得出的結論是_____

3)該小組同學根據(jù)經(jīng)驗繪制了nMn2+)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(fā)現(xiàn),該實驗過程中nMn2+ 隨時間變化的趨勢應如圖2所示。

該小組同學根據(jù)圖2所示信息關于實驗II80 s后溶液顏色迅速變淺的原因,該小組提出了猜想提出了新的猜想,并繼續(xù)進行實驗探究。

Ⅰ.該小組同學提出的猜想是_____

Ⅱ.請你幫助該小組同學完成實驗方案,并填寫表中空白。

(實驗內容及記錄)(H2C2O4 溶液足量)

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

0.1 mol/L

H2C2O4 溶液

0.01 mol/L

KMnO4 溶液

3 mol/L

稀硫酸

1

1.0

1.0

10

150S

2

1.0

1.0

10

_____

t

Ⅲ.若該小組同學提出的猜想成立,則 t______“>”“”“=” 150S應觀察到的現(xiàn)象是_____。

4)該小組擬采用如圖所示的實驗方案繼續(xù)探究外界條件對反應速率的影響。

他們擬研究的影響因素是_____

你認為他們的實驗方案_____(填合理不合理),理由是_________。

【答案】10CO2 8H2O 其他條件相同時,H(或硫酸)濃度越大,反應速率越快 該反應中生成的Mn2+對反應有催化作用 再加入10滴3 mol·L-1硫酸,然后加入少量MnSO4固體 < 加入草酸溶液后,溶液紫色迅速變淺(或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s) KMnO4溶液濃度 不合理 KMnO4溶液濃度不同,溶液起始顏色深淺不同,無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢。

【解析】

1)根據(jù)酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應生成錳離子、二氧化碳,根據(jù)電荷守恒和質量守恒可得;

2)實驗Ⅰ、Ⅱ酸的濃度含量不一樣;

3)猜想:該反應中生成的Mn2對反應有催化作用,設計實驗加入MnSO4固體與實驗II對比,注意只有一個變量MnSO4固體,若猜想成立,加入MnSO4固體溶液紫色應迅速變淺;

4)根據(jù)圖中KMnO4溶液濃度不同可得研究KMnO4溶液對反應的影響,但KMnO4溶液濃度不同,反應起始的顏色不一致,顏色的深淺變化和時間不容易比較。

1)高錳酸鉀與草酸反應的離子方程式:5H2C2O4+2MnO4+6H═2Mn2+10CO2↑+8H2O;

故答案為:10CO2;8H2O

2)實驗Ⅰ、Ⅱ酸的濃度不同,實驗II酸濃度大,反應快,故由實驗Ⅰ、Ⅱ可得出的結論是:其他條件相同時,H(或硫酸)濃度越大,反應速率越快;

故答案為:其他條件相同時,H(或硫酸)濃度越大,反應速率越快;

3)①猜想:該反應中生成的Mn2對反應有催化作用,故設計實驗加入加入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:向試管中先加入1 mL 0.01 mol·L1酸性 KMnO4溶液,再加入103 mol·L1硫酸,然后加入少量MnSO4固體,最后加入1 mL 0.1 mol·L1草酸溶液;

故答案為:該反應中生成的Mn2對反應有催化作用;再加入103 mol·L1硫酸,然后加入少量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(或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s);

故答案為:<;加入草酸溶液后,溶液紫色迅速變淺(或溶液顏色開始變淺的時間小于80 s);

4)①根據(jù)實驗方案中KMnO4溶液濃度不同,故探究的是KMnO4溶液濃度對反應速率的影響;

故答案為:KMnO4溶液濃度;

②反應的速率通過溶液顏色的變化判斷,溶液的顏色是KMnO4溶液的顏色,KMnO4溶液濃度不同,溶液起始顏色深淺不同,無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢,故該方案不合理;

故答案為:不合理;KMnO4溶液濃度不同,溶液起始顏色深淺不同,無法通過比較褪色時間長短判斷反應快慢。

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