Question

草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因，过程如下:

【查阅资料】KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：

【提出假设】假设1:该反应为放热反应

假设2:反应生成的Mn^2＋对该反应有催化作用

假设3:K⁺对该反应有催化作用

该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是             。

【设计、完成实验】

（1）称取       g草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O），配置500mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液。

①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和             。

②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是       (填下列选项的字母序号）。

A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘

B．定容时俯视刻度线

C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水

D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容

（2）完成探究，记录数据

实验 编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）	控制条件	溶液褪色时间 (s)
0.10mol/L H2C2O4溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5mL 0.10mol/L K2SO4溶液	18

则x =                ，假设2成立。

（3）由于KMnO₄能氧化水中有机物等因素，为配制好稳定的KMnO₄溶液，其浓度需标定。取10.00 mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入10mL 0.50mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO₄溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色，且半分钟不褪色，记录数据，平行三次实验，平均消耗KMnO₄溶液40.00 mL，则草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为：                         。上述实验中KMnO₄溶液的物质的量浓度为                               。

Answer

【提出假设】 随反应物浓度降低，反应速率减慢 （2分）

【设计、完成实验】（1）6.3g（2分） 500ml容量瓶（2分） A、D （2分） （2）25ml（2分）

（3）5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋＝10CO2＋2Mn2＋＋8H2O（2分） 0.010mol/L（2分）

【解析】

试题分析：【提出假设】由于随着反应的进行，反应物浓度逐渐降低，反应速率减慢，所以该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设。

【设计、完成实验】

（1）500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液中草酸的物质的量是0.5L×0.1mol/L＝0.05mol，则需要称取草酸晶体的质量是126g/mol×0.05mol＝6.3g。

①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和500ml容量瓶。

②A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘，由于需要游码，则实际称取的晶体质量小于6.3g，所以浓度偏低；B．定容时俯视刻度线，则液面低于刻度线，所以浓度偏高；C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水不会影响；D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容，则溶液体积增加，所以浓度偏低，答案选AD。

（2）由于在实验过程中要保证溶液的总体积不变，因此如果加入5ml硫酸钾溶液，则水的体积就应该是30ml—5ml＝25ml。

（3）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能把草酸氧化生成CO2，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋＝10CO2＋2Mn2＋＋8H2O。消耗草酸的物质的量是0.001mol，则根据方程式可知高锰酸钾的物质的量是0.0004mol，因此酸性高锰酸钾溶液的浓度是0.0004mol÷0.04L＝0.010mol/L。

考点：考查实验方案设计与探究