某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失的方法,研究影響反應(yīng)速率的因素。實驗條件作如下限定:所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇0.01 mol?L-1、0.001 mol?L-1, 催化劑的用量可選擇0.5g、0g,實驗溫度可選擇298K、323K。每次實驗KMnO4酸性溶液的用量均為4 mL、H2C2O4溶液(0.1 mol?L-1)的用量均為2mL。
(1)配平化學(xué)方程式:
______KMnO4 +____H2C2O4 +_____H2SO4 → ____K2SO4 +_____MnSO4 +_____CO2 +______H2O
(2)請完成以下實驗設(shè)計表,并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號:
實驗編號 |
T/K |
催化劑的用量/ g |
KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1 |
實驗?zāi)康?/p> |
① |
298 |
0.5 |
0.01 |
(Ⅰ)實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響; (Ⅱ)實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響; (Ⅲ)實驗①和______探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響 |
② |
|
|
|
|
③ |
|
|
|
|
④ |
|
0 |
|
(3)在完成探究催化劑對該反應(yīng)速率影響的實驗時發(fā)現(xiàn),未加催化劑的情況下,剛開始一段時間,反應(yīng)速率較慢,溶液褪色不明顯,但不久后突然褪色,反應(yīng)速率明顯加快。
針對上述實驗現(xiàn)象,同學(xué)認(rèn)為高錳酸鉀與草酸溶液的反應(yīng)放熱,導(dǎo)致溶液溫度升高,反應(yīng)速率加快,從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看,你猜想還可能是________________
若用實驗證明你的猜想。除酸性高錳酸鉀溶液,草酸溶液外,還需要選擇的試劑最合理的是_______
A.硫酸鉀 B.硫酸錳 C.二氧化錳 D.水
(4)某同學(xué)對實驗①和②分別進(jìn)行三次實驗,測得以下實驗數(shù)據(jù)(從混合振蕩均勻開始計時):
KMnO4酸性溶液 的濃度 / mol?L-1 |
溶液褪色所需時間 t / min |
||
第1次 |
第2次 |
第3次 |
|
0.01 |
14 |
13 |
11 |
0.001 |
6 |
7 |
7 |
計算用0.001 mol?L-1 KMnO4酸性溶液進(jìn)行實驗時KMnO4的平均反應(yīng)速率 (忽略混合前后溶液體積的變化)。
(4) 若不經(jīng)過計算,直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行?_________。若不可行(若認(rèn)為可行則不填),請設(shè)計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進(jìn)方案_____________________________________
(11分)(1) 配平化學(xué)方程式:(2分,全對才給分)
2KMnO4 +5H2C2O4 +3H2SO4 → 1K2SO4 +2MnSO4 +10CO2 +8H2O
(1) 請完成以下實驗設(shè)計表,并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號:(每一行1分,共3分)
實驗編號 |
T/K |
催化劑的用量/ g |
KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1 |
實驗?zāi)康?/p> |
① |
298 |
0.5 |
0.01 |
(Ⅰ)實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響; (Ⅱ)實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響; (Ⅲ)實驗①和④探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響 |
② |
298 |
0.5 |
0.001 |
|
③ |
323 |
0.5 |
0.01 |
|
④ |
298 |
0 |
0.01 |
(3)生成的Mn2+催化反應(yīng)的進(jìn)行(1分),B(1分)
(4)1×10-4mol/L.min (1分)
(5)不可行(1分)。取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的KMnO4溶液反應(yīng)(2分)
【解析】
試題分析:(1)在酸性條件下,高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水,根據(jù)電子的得失守恒可知,離子方程式為:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。
(2)要得出反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率影響的結(jié)論至少要完成:①取不同濃度KMnO4溶液,在相同溫度下進(jìn)行反應(yīng);②取同濃度KMnO4溶液,在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng);③取同濃度KMnO4溶溶,在同溫度且有催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng);④取同濃度KMnO4溶液,在同溫度且不使用催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)等3個實驗來進(jìn)行對比。
(3)根據(jù)反應(yīng)的方程式可知,生成物中有Mn2+生成,這說明引起反應(yīng)速率加快的原因還可能是生成的Mn2+催化反應(yīng)的進(jìn)行,據(jù)此可知,如果要驗證假設(shè),則可以選擇試劑硫酸錳,答案選B。
(4)①反應(yīng)開始時:c(KMnO4)=,反應(yīng)時間:△t=(6min+7min+7min)÷3=6.7min,所以KMnO4的平均反應(yīng)速率ν(KMnO4)=。
②由題中數(shù)據(jù)知濃度大的褪色時間反而長,因顏色是由KMnO4產(chǎn)生,雖然KMnO4濃度大反應(yīng)快,但KMnO4的量也多,故無法比較,故不經(jīng)過計算直接利用表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的;所以若想通過直接觀察褪色時間長短來判斷溶液濃度的大小,則必須保證KMnO4酸性溶液的濃度相同,才能判斷H2C2O4溶液濃度的大小,即取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)。
考點:考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、反應(yīng)速率的計算
點評:該題是高考中的常見題型,所以中等難度的試題。試題綜合性強(qiáng),側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和膠體方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計、評價能力,有利于提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。該類試題綜合性強(qiáng),理論和實踐的聯(lián)系緊密,有的還提供一些新的信息,這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題,聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能,進(jìn)行知識的類比、遷移、重組,全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
實驗編號 | T/K | 催化劑的用量/g | KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1 | 實驗?zāi)康?/TD> |
① | 298 | 0.5 | 0.01 | (Ⅰ)實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響; (Ⅱ)實驗①和 ③ ③ 探究溫度對該反應(yīng)速率的影響;(Ⅲ)實驗①和 ④ ④ 探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響;) |
② | 298 298 |
0.5 0.5 |
0.001 0.001 | |
③ | 323K 323K |
0.5 0.5 |
0.01 0.01 | |
④ | 298 298 |
0 0 |
0.01 0.01 |
KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1 |
溶液褪色所需時間 t/min | ||
第1次 | 第2次 | 第3次 | |
0.01 | 14 | 13 | 11 |
0.001 | 6 | 7 | 7 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解
KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1 |
溶液褪色所需時間 t/min | ||
第1次 | 第2次 | 第3次 | |
0.01 | 14 | 13 | 11 |
0.001 | 6 | 7 | 7 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4(草酸)溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失快慢的方法,研究影響反應(yīng)速率的因素。實驗條件作如下限定:所用酸性KMnO4溶液的濃度可選擇0.010 mol· L—1、0.0010mol· L—1,催化劑的用量可選擇0.5 g、0 g,實驗溫度可選擇298K、323 K。每次實驗KMnO4酸性溶液的用量均為4 mL、H2C2O4溶液(0.10mol· L—1)的用量均為2 mL。
(1)請完成以下實驗設(shè)計表,并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號:
實驗編號 | T/K | 催化劑的用量 / g | 酸性KMnO4溶液的濃度/mol·L-1 | 實驗?zāi)康?/p> |
① | 298 | 0.5 | 0.010 | a. 實驗①和②探究酸性KMnO4溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響; b. 實驗①和③探究溫度對反應(yīng)速率的影響; c. 實驗①和④探究催化劑對反應(yīng)速率的影響。 |
② |
|
|
| |
③ |
|
|
| |
④ |
|
|
|
(2)某同學(xué)對實驗①和②分別進(jìn)行了三次實驗,測得以下實驗數(shù)據(jù)(從混合振蕩均勻開始計時):
實驗編號 | 溶液褪色所需時間 t / min | ||
第1次 | 第2次 | 第3次 | |
① | 14.0 | 13.0 | 11.0 |
② | 6.5 | 6.7 | 6.8 |
則實驗②中用KMnO4的濃度變化來表示的平均反應(yīng)速率為 (忽略混合前后溶液的體積變化)。
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科目:高中化學(xué) 來源:2011-2012學(xué)年浙江省余姚中學(xué)高一下學(xué)期期中考試實驗班化學(xué)試卷(帶解析) 題型:實驗題
某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失快慢的方法,研究影響反應(yīng)速率的因素。實驗條件作如下限定:所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇0.010 mol·L-1、0.0010 mol·L-1,催化劑的用量可選擇0.5 g、0 g,實驗溫度可選擇298 K、323 K。每次實驗KMnO4酸性溶液的用量均為4 mL、H2C2O4溶液(0.10 mol·L-1)的用量均為2 mL。
⑴ 請完成以下實驗設(shè)計表,并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號:
實驗 編號 | T/K | 催化劑的用量 / g | 酸性KMnO4溶液的濃度/mol·L-1 | 實驗?zāi)康?br /> |
① | 298 | 0.5 | 0.010 | a. 實驗①和②探究酸性KMnO4溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響; b. 實驗①和 探究溫度對該反應(yīng)速率的影響; c. 實驗①和 探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響。 |
② | | | | |
③ | | | | |
④ | | | |
實驗編號 | 溶液褪色所需時間 t / min | ||
第1次 | 第2次 | 第3次 | |
① | 14.0 | 13.0 | 11.0 |
② | 6.0 | 7.0 | 7.0 |
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