Question

【題目】某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(jì)時(shí)，通過測定褪色所需時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計(jì)了如下的方案。

編號(hào)	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/ molL－1	體積/mL	濃度/ molL－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(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4轉(zhuǎn)化為MnSO4，每消耗1mol H2C2O4轉(zhuǎn)移_____mol 電子。為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為：c(H2C2O4)∶c(KMnO4) ≥______________。

（2）探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是___________（填編號(hào)，下同），可探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是_____________。

（3）實(shí)驗(yàn)①測得KMnO4溶液的褪色時(shí)間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO4）=_______________ molL－1min－1。

（4）已知50℃時(shí)c(MnO4－)～反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中，畫出25℃時(shí)c(MnO4－)～t的變化曲線示意圖。

_____________

Answer 1

【答案】2 2.5 ②和③ ①和② 0.010或1.0 ×10－2

【解析】

（1）草酸中碳元素為+3價(jià)，二氧化碳中碳元素為+4價(jià)，由化合價(jià)升高總數(shù)等于轉(zhuǎn)移電子數(shù)可知1個(gè)H2C2O4轉(zhuǎn)移2個(gè)電子，則每消耗1molH2C2O4轉(zhuǎn)移2mol 電子；草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)為5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2↑+K2SO4+2MnSO4+8H2O～10e－，只有當(dāng)KMnO4完全反應(yīng)，溶液的紫紅色才能褪去，如果n(H2C2O4)=5mol、n(KMnO4)≤2mol，就能觀察到紫色褪去，所以c(H2C2O4)∶c(KMnO4) = n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5；

（2）根據(jù)控制變量設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案原則，實(shí)驗(yàn)②和③所用試劑的濃度、體積均相同，反應(yīng)溫度分別為25℃、50℃，這組對(duì)比實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)①和②的溫度相同，酸性高錳酸鉀溶液的濃度、體積均相同，草酸濃度分別為0.1mol/L、0.2mol/L，這組實(shí)驗(yàn)的目的是探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)①和③既改變了反應(yīng)物的濃度，又改變了反應(yīng)溫度，不能得到合理的結(jié)論；

（3）實(shí)驗(yàn)①中：2.0mL草酸溶液加入4.0mL酸性高錳酸鉀溶液，能稀釋后者，設(shè)稀釋后高錳酸鉀的初始濃度為xmol/L，根據(jù)題意和稀釋定律（c1V1=c2V2）可知，0.010 molL－1×4.0×10－3L=x molL－1×（4.0+2.0）×10－3L，則x=0.010 molL－1×4.0/6.0，紫色恰好褪色時(shí)高錳酸鉀濃度減小為0，則△c(KMnO4) =，而△t= min，由v= 可得，v(KMnO4)== =0.010 molL－1min－1；

（4）根據(jù)控制變量原則，高錳酸根離子的起始濃度不變，僅僅降低溫度，反應(yīng)速率減小，則褪色的時(shí)間增大，相同時(shí)間內(nèi)高錳酸根離子的變化濃度減小，則25℃時(shí)反應(yīng)過程中c(MnO4－)～t的變化曲線位于50℃時(shí)曲線的右邊，即圖像為：