Question

（共18分）某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：

所用酸性KMnO₄溶液的浓度可选择0．010 mol·L^-1、 0．0010 mol·L^-1， 催化剂的用量可选择0．5 g、0 g，实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL、H₂C₂O₄溶液（0．10 mol·L^-1）的用量均为2 mL。

（1）已知草酸溶液中各种微粒存在形式的分布曲线图如下，请写出KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应的离子方程式                            。

（2）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

实验编号	T/K	催化剂的用量 / g	酸性KMnO4溶液的浓度／mol·L^-1	实验目的
①	298	0．5	0．010	a．实验①和②探究酸性KMnO4溶液的浓度对该反应速率的影响； b．实验①和        探究温度对反应速率的影响； c．实验①和        探究催化剂对反应速率的影响。
②
③			0．010
④

（3）某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间 t / min
第1次	第2次	第3次
Ⅰ	14．0	13．0	11．0
Ⅱ	6．5	6．7	6．8

① 实验Ⅱ中用KMnO₄的浓度变化来表示的平均反应速率为             （忽略混合前后溶液的体积变化）。

②该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO₄溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确            （填“是”或“否”）。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行         （填“是”或“否”），若不可行（若认为可行则不填），请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方案：                        

（4）该反应的催化剂选择MnCl₂还是MnSO₄并简述选择的理由:                         

（5）化学催化剂有很多，在生产和科技领域起到重大作用。探究小组又利用乙装置探究MnO₂对H₂O₂分解的催化效果。将50 mL H₂O₂一次性加入盛有0．10 mol MnO₂粉末的烧瓶中，测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V（量气管）/mL]和时间（t/min）的关系如下图所示。

①实验时放出气体的总体积是____      ____mL。

②b______       __（填“大于”“小于”或“等于”）90 mL。

Answer

（1）2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O（2分）

（2）共4分 每组1分

实验

编号

T/K

催化剂的用量 / g

酸性KMnO4溶液的浓度／mol·L-1

实验目的

①

b．③

c．④

②

298

0．5

0．0010

③

323

0．5

④

298

0

0．010

（3）① 1．0×10－4mol·L－1·min－1（ 2分）

②否 （1分） 否 （1分）

取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液，分别同时与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应（2分）

（4）MnSO4，如选用MnCl2，则酸性高锰酸钾会与Cl－反应，而且引入了Cl－无法证明是Mn2＋起了催化作用（或其它合理说法）（2分）

（5）①110（2分） ②小于（2分）

【解析】

试题分析：（1）草酸和酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；（2）由实验目的可知，探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，则实验①②的温度、催化剂的用量相同，只有浓度不同；实验①③中只有温度不同，其他条件相同；实验①④中只有催化剂的用量不同，其他条件相同。所以答案为

实验

编号

T/K

催化剂的用量 / g

酸性KMnO4溶液的浓度／mol·L-1

实验目的

①

b．③

c．④

②

298

0．5

0．0010

③

323

0．5

④

298

0

0．010

（3）①反应开始时：c（KMnO4）==0．00067 mol•L-1

反应时间：△t==6．7min

KMnO4的平均反应速率：ν（KMnO4）===1×10-4 mol•L-1•min-1。②当其他条件相同的情况下，浓度越大，反应速率越快，所以结论是错误的。由于反应中高锰酸钾的物质的量浓度是不同的，所以是不可行的，正确的做法是取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液，分别同时与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应。（4）在反应时高锰酸钾是用硫酸酸化的,如果用氯化锰来证明锰离子的催化作用,就又引进了氯离子,这时就不知道是锰离子的催化作用还是氯离子的催化作用．而用硫酸锰就能避免这个问题,因为高锰酸钾使用硫酸酸化的,此时溶液中已存在硫酸根离子,从而可以说明不是硫酸根的催化作用,而是锰离子的催化作用。（5）①根据图像读出实验时放出气体的总体积110ml；②由于反应物浓度减小，反应速率减小，3min～4min生成10mL气体，那么2min～3min生成气体的体积应大于10mL，故b小于90mL。

【考点定位】考查化学反应速率的影响因素、催化剂的作用

【名师点睛】本题考查了化学反应速率的影响因素、催化剂的作用，题目难度中等，解答须理清化学反应速率与催化剂间的关系以及速率与图象间的关系。探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响时，注意保持其他条件的不变。化学反应速率是平均速率，（5）中随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率越来越小。