Question

20．某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K．每次實(shí)驗(yàn)KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均為2mL．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表：

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	T/K	催化劑的 用量/g	KMnO4酸性溶液 的濃度/mol?L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實(shí)驗(yàn)①和④探究催化劑對(duì)該反應(yīng)速率的影響
②
③
④

（2）某同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)①和②分別進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開(kāi)始計(jì)時(shí)）

KMnO4酸性溶液的濃度/mol．L-1	溶液褪色所需時(shí)間t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

計(jì)算用0.001 mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)KMnO₄的平均反應(yīng)速率1×10^-4mol•L^-1•min^-1（忽略混合前后溶液體積的變化）．
（3）若不經(jīng)過(guò)計(jì)算，直接看表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行？否．若不可行（若認(rèn)為可行則不填），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)可以通過(guò)直接觀察褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷的改進(jìn)方案取過(guò)量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時(shí)與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實(shí)驗(yàn)①③中只有溫度不同，其他條件相同；實(shí)驗(yàn)①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同；
（2）根據(jù)0.01mol•L^-1KMnO₄酸性溶液前后三次褪色時(shí)間差距較大，應(yīng)舍去，所以用0.001mol•L^-1KMnO₄酸性溶液三次褪色來(lái)計(jì)算：先求出反應(yīng)開(kāi)始時(shí)c（KMnO₄），然后求出三次褪色的平均時(shí)間，最后根據(jù)ν（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$來(lái)求解；
（3）根據(jù)KMnO₄的物質(zhì)的量不同來(lái)分析．

解答 解：（1）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，探究濃度、溫度、接觸面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，
則實(shí)驗(yàn)①②的溫度、催化劑的用量相同，只有濃度不同；實(shí)驗(yàn)①③中只有溫度不同，其他條件相同；實(shí)驗(yàn)①④中只有催化劑的用量不同，其他條件相同，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	催化劑的用量/g	KMnO4酸性溶液的濃度/mol•L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①				a．實(shí)驗(yàn)①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； b．實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； c．實(shí)驗(yàn)①和④探究催化劑對(duì)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

（2）反應(yīng)開(kāi)始時(shí)：c（KMnO₄）=$\frac{0.001mol/L×0.004L}{0.004L+0.002L}$=0.00067 mol•L^-1
反應(yīng)時(shí)間：△t=$\frac{6min+7min+7min}{3}$=6.7min  
KMnO₄的平均反應(yīng)速率：ν（KMnO₄）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.00067mol/L}{6.7min}$=1×10^-4 mol•L^-1•min^-1．
故答案：1×10^-4 mol•L^-1•min^-1；
（3）從表中數(shù)據(jù)可知，相同體積的0.01mol/LKMnO₄酸性溶液是0.001mol/LKMnO₄酸性溶液10倍，但反應(yīng)的時(shí)間卻比其反應(yīng)時(shí)間的二倍左右，由反應(yīng)速率計(jì)算公式（v=$\frac{△c}{△t}$）可得出，此實(shí)驗(yàn)條件下KMnO₄酸性溶液的濃度越大反應(yīng)速率越快；因根據(jù)直接看表中的褪色時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系，需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液；
故答案為：否；取過(guò)量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時(shí)與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

點(diǎn)評(píng) 本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，反應(yīng)速率的計(jì)算，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．