Question

【題目】某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應來探究“條件對化學反應速率的影響”。實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應的快慢。該小組設計了如下的方案。

編號	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)的量需要滿足的關系為：c(H2C2O4)∶c(KMnO4) ≥______________。

（2）探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是___________（填編號，下同），可探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是_____________。

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

（4）已知50℃時c(MnO4－)～反應時間t的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請在答題卡坐標圖中，畫出25℃時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，二氧化碳中碳元素為+4價，由化合價升高總數(shù)等于轉(zhuǎn)移電子數(shù)可知1個H2C2O4轉(zhuǎn)移2個電子，則每消耗1molH2C2O4轉(zhuǎn)移2mol 電子；草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應為5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2↑+K2SO4+2MnSO4+8H2O～10e－，只有當KMnO4完全反應，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)控制變量設計探究實驗方案原則，實驗②和③所用試劑的濃度、體積均相同，反應溫度分別為25℃、50℃，這組對比實驗的目的是探究溫度對化學反應速率的影響；實驗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，這組實驗的目的是探究濃度對化學反應速率的影響；實驗①和③既改變了反應物的濃度，又改變了反應溫度，不能得到合理的結論；

（3）實驗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，反應速率減小，則褪色的時間增大，相同時間內(nèi)高錳酸根離子的變化濃度減小，則25℃時反應過程中c(MnO4－)～t的變化曲線位于50℃時曲線的右邊，即圖像為：