Question

草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)時(shí)，溶液褪色總是先慢后快．某學(xué)習(xí)小組結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理提出猜想與假設(shè)，并設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：在2支試管中分別加入5mL等濃度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支試管中先加入少量MnSO₄固體，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液．記錄溶液褪色時(shí)間，如表1：
【表1】

試管	未加MnSO4的試管	加有MnSO4的試管
褪色時(shí)間	30s	2s

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：另取2支試管分別加入5mL等濃度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支試管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1mol?L^-1 KMnO₄溶液．記錄溶液褪色時(shí)間，如表2：
【表2】

試管	未滴加稀硫酸的試管	滴加了稀硫酸的試管
褪色時(shí)間	100s	90s

實(shí)驗(yàn)Ⅲ：另取3支試管分別加入5mL等濃度H₂C₂O₄溶液，然后在試管中先分別加入10滴、1mL、2mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液，然后置于溫度為65℃的水浴中加熱．記錄溶液褪色時(shí)間，如表3：
【表3】

試管	滴入10滴稀硫酸的試管	加入1mL稀硫酸的試管	加入2mL稀硫酸的試管
褪色時(shí)間	70s	100s	120s

（1）實(shí)驗(yàn)Ⅰ得出的結(jié)論是

 

．
（2）比較實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ得出的結(jié)論正確的是：

 

．
①溫度對(duì)該反應(yīng)速率有影響
②硫酸對(duì)草酸和KMnO₄溶液的反應(yīng)有影響
③加入少量硫酸，可促進(jìn)草酸和KMnO₄溶液反應(yīng)，而加入大量硫酸，反應(yīng)速率比較小
④在酸性范圍內(nèi)，pH值越小對(duì)反應(yīng)越有利
（3）寫(xiě)出草酸溶液與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：

 

．實(shí)驗(yàn)室利用該反應(yīng)標(biāo)定未知濃度H₂C₂O₄溶液，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是：溶液顏色

 

，且30s不改變．滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會(huì)導(dǎo)致測(cè)得H₂C₂O₄溶液的濃度

 

（選填：偏大、偏小、無(wú)影響）．
（4）有同學(xué)根據(jù)查閱的資料提出KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反應(yīng)歷程為：
Mn（ⅤⅡ）

Mn2+

Mn（Ⅵ）

Mn2+

Mn（Ⅳ）

Mn2+

Mn（Ⅲ）

C2O42-

Mn（C₂O₄）_n^3-2n→Mn²⁺+CO₂↑
上述實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)

 

可證明這個(gè)歷程是可信的．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，有硫酸錳的溶液褪色時(shí)間短，反應(yīng)速率快，沒(méi)有硫酸錳的溶液褪色時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)速率慢；
（2）根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中不同物理量確定褪色時(shí)間長(zhǎng)短，從而確定反應(yīng)速率的影響因素；
（3）酸性條件下，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性物質(zhì)，所以草酸和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸錳、二氧化碳和水，導(dǎo)致溶液褪色；
滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會(huì)導(dǎo)致高錳酸鉀溶液體積偏大；
（4）根據(jù)流程圖知，酸性高錳酸鉀被還原生成二價(jià)錳離子，導(dǎo)致溶液褪色，且反應(yīng)開(kāi)始時(shí)高錳酸根離子被錳離子還原．

解答： 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，有硫酸錳的溶液褪色時(shí)間短，反應(yīng)速率快，沒(méi)有硫酸錳的溶液褪色時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)速率慢，說(shuō)明硫酸錳作催化劑而加快反應(yīng)速率，故答案為：Mn²⁺（或硫酸錳）在反應(yīng)中起到催化劑的作用，加快了反應(yīng)速率[或需要Mn²⁺（硫酸錳）作催化劑]；
（2）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)II、III知，溫度不同其褪色時(shí)間不同，說(shuō)明溫度對(duì)該反應(yīng)速率有影響，故正確；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)III知，混合溶液中硫酸濃度不同其褪色時(shí)間不同，說(shuō)明硫酸對(duì)草酸和KMnO₄溶液的反應(yīng)有影響，故正確；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)III知，加入少量硫酸，可促進(jìn)草酸和KMnO₄溶液反應(yīng)，褪色時(shí)間變短，而加入大量硫酸，反應(yīng)速率比較小，褪色時(shí)間加長(zhǎng)，故正確；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)三知，在酸性范圍內(nèi)，pH值越小褪色時(shí)間越長(zhǎng)，則對(duì)反應(yīng)越不利，故錯(cuò)誤；
故答案為：①②③；
（3）酸性條件下，高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性物質(zhì)，所以草酸和高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸錳、二氧化碳和水，離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，導(dǎo)致溶液褪色，所以當(dāng)溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內(nèi)不變色時(shí)，說(shuō)明達(dá)到滴定終點(diǎn)；
滴定完成后仰視讀取KMnO₄溶液體積會(huì)導(dǎo)致高錳酸鉀溶液體積偏大，則導(dǎo)致測(cè)定溶液濃度偏大；
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；從無(wú)色變?yōu)闇\紫紅色；偏大；
（4）根據(jù)流程圖知，酸性高錳酸鉀被還原生成二價(jià)錳離子，導(dǎo)致溶液褪色，且開(kāi)始時(shí)既有錳離子參加反應(yīng)，只有實(shí)驗(yàn)I中加入硫酸錳，所以實(shí)驗(yàn)I可證明這個(gè)歷程是可信的，故答案為：I．

點(diǎn)評(píng)：本題考查探究反應(yīng)速率的影響因素，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作、觀察、分析能力，知道物質(zhì)的性質(zhì)是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，利用對(duì)比方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得出正確結(jié)論，題目難度中等．