Question

某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应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4 mL。

（1）写出反应的离子方程式：           

（2）请完成以下实验设计表：完成④的实验条件，并将实验目的补充完整。

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③探究           对反应速率的影响 c. 实验①和④探究催化剂对反应速率的影响。
②	298	0.5	0.001
③	323	0.5	0.010
④

（3）该反应的催化剂选择MnCl₂还是MnSO₄         ，简述选择的理由              。

（4）某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下数据（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
①	12.8	13.0	11.0
②	4.9	5.1	5.0

a、实验②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）。

b、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溶液浓度越小，所需时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确            （填“是”或“否”）。

C、某同学认为不用经过计算，直接根据褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为应该如何设计实验                         。

Answer

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

（2）298；00.010温度（各1分，共4分）

（3）MnSO4（1分）如果选择MnCl2，则酸性高锰酸钾会和Cl-反应，而且引入Cl-无法证明是Mn2+起了催化作用（2分）（4）①1×10-4mol·L-1·min-1（2分）②否（1分）③取过量的相同体积、浓度不同的草酸溶液，分别与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应（2分）

【解析】

试题分析：（1）高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5：2，故反应的方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2；

（2）实验①和③中温度不同，探究的是温度对反应速率的影响；实验①和④探究催化剂对反应速率的影响，所以实验④中除了催化剂以外其余均相同。

（3）由于如果选择MnCl2，则酸性高锰酸钾会和Cl-反应，而且引入Cl-无法证明是Mn2+起了催化作用，因此需要选择硫酸锰。

（4）①实验②中褪色需要时间的平均值为5min，则用KMnO4的浓度变化来表示的平均反应速率为＝1×10-4 mol·L-1·min-1；

②从表中数据可知，相同体积的0.01mol/LKMnO4酸性溶液是0.001mol/LKMnO4酸性溶液10倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍左右，由反应速率计算公式（v=△c/△t）可得出，此实验条件下KMnO4酸性溶液的浓度越大反应速率越快，因此结论错误；

③因根据直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系，需满足高锰酸钾的物质的量相同，浓度不同的草酸溶液，所以实验方案为取过量的相同体积、浓度不同的草酸溶液，分别与体积相同、浓度相同的酸性高锰酸钾溶液反应。

【考点定位】考查探究影响化学反应速率的因素

【名师点晴】注意控制变量法探究影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。