Question

【題目】某化學(xué)小組選用酸性高錳酸鉀溶液和草酸(H2C2O4)溶液，探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)：[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄](méi)

已知：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
	_mol·L-1H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1KMnO4溶液	3 mol·L-1稀硫酸
1	3.0	1.0	4.0	2.0	4.0
2	2.0	2.0	4.0	2.0	5.2
3	1.0	3.0	4.0	2.0	6.4

請(qǐng)回答：

(1)[實(shí)驗(yàn)原理]_____________(寫離子方程式)。

(2)為完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>H2C2O4溶液的物質(zhì)的量濃度不低于________。

(3)根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是_________。

(4)該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2+)隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖，如圖1所示，但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n(Mn2+)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)。并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

①該小組同學(xué)提出的假設(shè)是__________。

②請(qǐng)你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				再向試管中加入少量MnSO4	室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
	__mol·L-1 H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1 KMnO4溶液	3 mol·L-1 稀硫酸
4	3.0	1.0	4.0	2.0	0.1 g	t

若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象_____________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.5 mol/L 其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度(或反應(yīng)物濃度)，反應(yīng)速率增大 生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用) 與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短[或所用時(shí)間(t)小于4.0 min]

【解析】

(1))酸性高錳酸鉀溶液既有氧化性，草酸(H2C2O4)具有還原性，二者在溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Mn2+、CO2及H2O，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(2)高錳酸鉀的物質(zhì)的量為n(KMnO4)=cV=0.05 mol/L×0.004 L=0.0002 mol，根據(jù)方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，可知需要消耗H2C2O4的物質(zhì)的量至少為n(H2C2O4)=0.0002 mol×=0.0005 mol，在實(shí)驗(yàn)③中要保證高錳酸鉀完全反應(yīng)，則需要草酸溶液物質(zhì)的量濃度至少c(H2C2O4)==0.5 mol/L；

(3)從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是H2C2O4溶液的濃度；其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4溶液的濃度，溶液褪色時(shí)間越短，說(shuō)明反應(yīng)速率增大；

(4)①由圖乙可知反應(yīng)開始后速率增大的比較快，說(shuō)明生成物中的MnSO4(或Mn2+)為該反應(yīng)的催化劑(或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用)；

②與實(shí)驗(yàn)1作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，則實(shí)驗(yàn)1未加硫酸錳，實(shí)驗(yàn)4加入了硫酸錳，硫酸錳能夠加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，由于實(shí)驗(yàn)1褪色時(shí)間是4 min，則實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4溶液褪色的時(shí)間小于4 min，從而說(shuō)明Mn2+是催化劑。