Question

8．某研究小組為了驗證反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響，選用硫酸酸化的高錳酸鉀溶液與草酸溶液在室溫下進(jìn)行反應(yīng)．
實驗中所用的草酸為稀溶液，可視為強酸．
（1）將高錳酸鉀氧化草酸的離子方程式補充完整．
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2 Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）該小組進(jìn)行了實驗I，數(shù)據(jù)如表．

H2SO4溶液	KMnO4溶液	H2C2O4溶液	褪色時間（分：秒）
1mL 2mol/L	2mL 0.01mol/L	1mL 0.1mol/L	2：03
1mL 2mol/L	2mL 0.01mol/L	1mL 0.2mol/L	2：16

一般來說，其他條件相同時，增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率．
但分析實驗數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是在當(dāng)前實驗條件下，增大草酸濃度，反應(yīng)速率減�。�
（3）該小組欲探究出現(xiàn)上述異常現(xiàn)象的原因，在實驗I的基礎(chǔ)上，只改變草酸溶液濃度進(jìn)行了實驗II，獲得實驗數(shù)據(jù)并繪制曲線圖如圖．
①用文字描述曲線圖表達(dá)的信息當(dāng)草酸濃度小于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，當(dāng)草酸濃度大于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而增加．
②該小組查閱資料獲取如下信息，其中能夠解釋MO變化趨勢的是ab．

a	KMnO4與H2C2O4反應(yīng)是分步進(jìn)行的，反應(yīng)過程中生成Mn（VI）、Mn（III）、Mn（IV），最終變?yōu)闊o色的Mn（II）．（括號中羅馬數(shù)字表示錳的化合價）
b	草酸根易與不同價態(tài)錳離子形成較穩(wěn)定的配位化合物．
c	草酸穩(wěn)定性較差，加熱至185℃可分解．

（4）該小組為探究ON段曲線變化趨勢的原因，又進(jìn)行了實驗III，所得數(shù)據(jù)如表．

H2SO4溶液	Na2SO4固體	KMnO4溶液	H2C2O4溶液	褪色時間（分：秒）
1mL 0.1mol/L	1.9×10-3mol	2mL 0.01mol/L	1mL 0.2mol/L	16：20
1mL 0.5mol/L	1.5×10-3mol	2mL 0.01mol/L	1mL 0.2mol/L	8：25
1mL 1.0mol/L	1.0×10-3mol	2mL 0.01mol/L	1mL 0.2mol/L	6：15
1mL 2.0mol/L	0	2mL 0.01mol/L	1mL 0.2mol/L	2：16

該小組進(jìn)行實驗III的目的是小組進(jìn)行實驗III的目的是探究其他離子濃度不變，溶液中H⁺濃度對反應(yīng)速率的影響；．
（5）綜合實驗I、II、III，推測造成曲線MN變化趨勢的原因．為驗證該推測還需要補充實驗，請對實驗方案進(jìn)行理論設(shè)計．

Answer 1

分析 （1）酸性條件下高錳酸根離子和草酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒知，生成物中生成水，該反應(yīng)中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價、C元素化合價由+3價變?yōu)?4價，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（2）據(jù)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；
（3）①圖象描述的是當(dāng)草酸濃度小于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，當(dāng)草酸濃度大于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而增加，據(jù)此進(jìn)行分析；
②據(jù)MO變化趨勢，得出反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，可能原因是KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)是分步進(jìn)行的，反應(yīng)過程中生成Mn（VI）、Mn（III）、Mn（IV），最終變?yōu)闊o色的Mn（II），以及草酸根易與不同價態(tài)錳離子形成較穩(wěn)定的配位化合物，據(jù)此進(jìn)行分析；
（4）小組進(jìn)行實驗III的目的是探究其他離子濃度不變，溶液中H⁺濃度對反應(yīng)速率的影響；
（5）當(dāng)草酸濃度較小時，C₂O₄^2-起主要作用，草酸濃度越大，反應(yīng)速率越��；當(dāng)草酸濃度較大時，H⁺起主要作用，使得草酸濃度越大，反應(yīng)速率越大．
為驗證C₂O₄^2-對反應(yīng)速率的影響，保持高錳酸鉀與硫酸溶液濃度不變，增加草酸鈉的濃度，記錄反應(yīng)速率；若隨著草酸鈉濃度增加，反應(yīng)速率降低；證明C₂O₄^2-濃度越大，反應(yīng)速率越�。▽嶒灧桨赴�括：目的，操作，現(xiàn)象，結(jié)論），據(jù)此進(jìn)行分析．

解答 解：（1）酸性條件下高錳酸根離子和草酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)元素守恒知，生成物中生成水，該反應(yīng)中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價、C元素化合價由+3價變?yōu)?4價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為10，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式得2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：5；16 H⁺； 10； 8；
（2）在當(dāng)前實驗條件下，當(dāng)高錳酸鉀一定時，增大草酸濃度，反應(yīng)時間延長，故得到的結(jié)論是在當(dāng)前實驗條件下，增大草酸濃度，反應(yīng)速率減小，
故答案為：在當(dāng)前實驗條件下，增大草酸濃度，反應(yīng)速率減��；
（3）①當(dāng)草酸濃度小于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，當(dāng)草酸濃度大于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而增加，
故答案為：當(dāng)草酸濃度小于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，當(dāng)草酸濃度大于0.4mol/L時，反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而增加；
②MO變化趨勢，得出反應(yīng)速率隨著草酸濃度增加而減小，可能原因是KMnO₄與H₂C₂O₄反應(yīng)是分步進(jìn)行的，反應(yīng)過程中生成Mn（VI）、Mn（III）、Mn（IV），最終變?yōu)闊o色的Mn（II），以及草酸根易與不同價態(tài)錳離子形成較穩(wěn)定的配位化合物，
故答案為：ab；
（4）小組進(jìn)行實驗III的目的是探究其他離子濃度不變，溶液中H⁺濃度對反應(yīng)速率的影響，
故答案為：探究其他離子濃度不變，溶液中H⁺濃度對反應(yīng)速率的影響；
（5）實驗方案進(jìn)行理論設(shè)計如下：當(dāng)草酸濃度較小時，C₂O₄^2-起主要作用，草酸濃度越大，反應(yīng)速率越��；當(dāng)草酸濃度較大時，H⁺起主要作用，使得草酸濃度越大，反應(yīng)速率越大．
為驗證C₂O₄^2-對反應(yīng)速率的影響，保持高錳酸鉀與硫酸溶液濃度不變，增加草酸鈉的濃度，記錄反應(yīng)速率；若隨著草酸鈉濃度增加，反應(yīng)速率降低；證明C₂O₄^2-濃度越大，反應(yīng)速率越�。▽嶒灧桨赴�括：目的，操作，現(xiàn)象，結(jié)論），
答：當(dāng)草酸濃度較小時，C₂O₄^2-起主要作用，草酸濃度越大，反應(yīng)速率越小；當(dāng)草酸濃度較大時，H⁺起主要作用，使得草酸濃度越大，反應(yīng)速率越大．
為驗證C₂O₄^2-對反應(yīng)速率的影響，保持高錳酸鉀與硫酸溶液濃度不變，增加草酸鈉的濃度，記錄反應(yīng)速率；若隨著草酸鈉濃度增加，反應(yīng)速率降低；證明C₂O₄^2-濃度越大，反應(yīng)速率越�。▽嶒灧桨赴�括：目的，操作，現(xiàn)象，結(jié)論）．

點評 本題考查離子方程式的書寫，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，著重考查學(xué)生看圖及分析數(shù)據(jù)的能力，本題難度中等．