Question

5．某學校研究性學習小組開展課題探究：
探究課題Ⅰ．“不同條件對化學反應速率影響的探究”，選用4mL 0.01mol•L^-1KMnO₄溶液與2mL 0.1mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液在稀硫酸中進行實驗，改變條件如表：

組別	草酸的體積（mL）	溫度/℃	其他物質
?①	2mL	20
?②	2mL	20	10滴飽和MnSO4溶液
?③	2mL	30
④	1mL	20	1mL蒸餾水

（1）如果研究催化劑對化學反應速率的影響，使用實驗①和②（用 ①～④表示，下同）；如果研究溫度對化學反應速率的影響，使用實驗①和③．
（2）對比實驗①和④，可以研究硫酸的濃度或氫離子濃度對化 學反應速率的影響，實驗④中加入1mL蒸餾水的目的是確保①和④組對比實驗中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）濃度不變或確保溶液總體積不變．
探究課題Ⅱ．該小組查閱資料得知：C₂O₄^2-+MnO₄^-+H⁺→CO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平），欲利用該反應測定某草酸鈉（Na₂C₂O₄）樣品中草酸鈉的質量分數(shù)．該小組稱量1.34g草酸鈉樣品溶于稀硫酸中，然后用0.200mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液進行滴定（其中的雜質不跟高錳酸鉀和稀硫酸反應）．
（1）滴定前是否要滴加指示劑？否（填“是”或“否”），請說明理由KMnO₄溶液呈紫紅色，達滴定終點紫色不再褪去．       
（2）滴定時用b（填a或b）滴定管盛裝KMnO₄標準溶液．
（3）達到終點時消耗了15.00mL的高錳酸鉀溶液，樣品中草酸鈉的質量分數(shù)為75%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）探究反應物濃度、溫度、催化劑對反應速率影響，需在其它條件相同，的條件下，對比實驗；
（2）對比實驗①和④，從提供的反應物的差異解答；
Ⅱ．（1）高錳酸鉀為紫紅色，過程中不需要加指示劑；
（2）高錳酸鉀具有強氧化性；
（3）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)反應計算．

解答 解：Ⅰ．（1）由實驗目的可知，探究反應物濃度、溫度、催化劑對反應速率影響，需在相同的條件下對比實驗，同濃度溶液，在相同溫度下進行反應，①無催化劑，②有催化劑，對比實驗；如果研究溫度對化學反應速率的影響，需其它條件相同，溫度不同，①有20℃，③中溫度為30℃，能進行對照實驗，
故答案為：①；②；①；③；
（2）對比實驗①和④，10%硫酸的體積不同，其它物質，④中加入了蒸餾水，說明兩組實驗中的反應物的濃度不同，所以可通過探究反應物的濃度對化學反應速率的影響；對比實驗①和④，Ⅳ中只加入1mL10%硫酸，與I中加入的溶液體積不等，就不能保證，4mL 0.01mol•L^-1KMnO₄溶液與2mL 0.1mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液，反應物濃度相同，實驗④中加入1mL蒸餾水的目的是保證了KMnO₄溶液與H₂C₂O₄溶液的起始濃度相同，
故答案為：硫酸的濃度或氫離子濃度；確保①和④組對比實驗中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）濃度不變或確保溶液總體積不變；
Ⅱ．（1）高錳酸鉀溶液為紫紅色，當達到滴定終點時，再滴入高錳酸鉀溶液時，紫紅色不再褪去，
故答案為：否；KMnO₄溶液呈紫紅色，達滴定終點紫色不再褪去；
（2）高錳酸鉀具有強氧化性，腐蝕橡皮管，應用酸式滴定管，
故答案為：b； 
（3）草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高錳酸鉀溶液進行滴定，離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O． n（KMnO₄）=0.015L×0.200mol•L^-1=3×10^-3mol，根據(jù)方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2              5
3×10^-3mol     7.5×10^-3mol    
樣品中草酸鈉的質量為：m=7.5×10^-3mol×134g/mol=7.5×134×10^-3g，
樣品中草酸鈉的質量分數(shù)為：$\frac{7.5×134×10-3g}{1.34g}$×100%=75%，
故答案為：75%．

點評 本題主要結合實驗考查了外界條件對化學反應速率的影響、質量分數(shù)的計算，題目難度中等，明確實驗目的、實驗原理為解答關鍵，注意掌握化學反應速率及其影響，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．