Question

用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO₂的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如表（KMnO₄溶液用稀硫酸酸化），实验装置如图1:

实验序号	A溶液	B溶液
①	20mL 0.1mol·L^-1H2C2O4溶液	30mL 0.0lmol·L^-1KMnO4溶液
②	20mL 0.2mol·L^-1H2C2O4溶液	30mL 0.01mol·L^-1KMnO4溶液

（1）该反应的化学方程式为__________。

（2）该实验探究的是__________因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO₂的体积

大小关系是__________ < __________ (填实验序号）。

（3）若实验①在2min末收集了 2.24mLCO₂ （标准状况下），则在2min末，c(MnO₄^-) =__________ mol·L^-1。（假设混合溶液体积为50mL）

（4）除通过测定一定时间内CO₂的体积来比较反应速率，本实验还可通过测定__________来比较化学反应速率。（一条即可）

（5）小组同学发现反应速率随时间的变化如图2所示，其中t₁〜t₂时间内速率变快的主要原因可能是：

①__________ ； ②__________ 。

Answer

2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O 浓度 ① ② 0.0056 KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间 该反应放热 产物Mn2+是反应的催化剂

【解析】（1）KMnO4和H2C2O4发生氧化还原反应生成锰离子、二氧化碳、水，KMnO4和中锰降低了5价，1个H2C2O4分子中有2个+3价的C，所以升高1×2=2价，根据化合价升降总数相等可以确定KMnO4和H2C2O4的比例关系为：2：5，再根据电荷守恒配平离子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；
（2）对比①②实验可探究草酸的浓度对化学反应速率的影响，②中A溶液的浓度比①中大，化学反应速率大，相同时间所得CO2的体积大；
（3）CO2的物质的量为： =0.0001mol，设2min末，反应消耗的n（MnO4-）为x，
      2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
        2        10
        x       0.0001mol
解得 x=0.00002mol
反应剩余的高锰酸根离子的物质的量为：30×10-3L×0.01mol•L-1-0.00002mol=0.00028mol
c（MnO4-）===0.0056mol/L；

（4）除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率，本实验还可以通过测定KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间来比较化学反应速率；
（5）研究发现反应速率总是如图2所示发生变化，则t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是：①该反应为放热反应，反应放出的热量使环境温度升高，加快了反应速率；②产物Mn2+是反应的催化剂。