Question

Ⅰ.ClO₂气体是一种高效、广谱、安全的杀菌消毒剂，可用NaClO₃和草酸（H₂C₂O₄）反应制得。无水草酸100℃可以升华。某学习小组用下图装置模拟工业制取收集ClO₂ 。

（1）实验时装置A需在60℃~100℃进行的原因是_________，控制所需温度的方法是________。

（2）装置A中反应产物有Na₂CO₃、ClO₂和CO₂等，该反应的化学方程式为___________。

（3）在装置C中ClO₂和NaOH反应生成等物质的量的两种盐，其中一种盐为NaClO₂ ，写出反应的离子方程式_________________。

Ⅱ. 某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡，混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案：

编号	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	温度/℃
浓度（mol/L）	体积/mL	浓度（mol/L）	体积/mL
①	0．10	2．0	0．01	4．0	25
②	0．20	2．0	0．01	4．0	25
③	0．20	2．0	0．01	4．0	50

（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，为了观察到紫色褪去，H₂C₂O₄与KMnO₄初始的物质的量需要满足的关系为：c(H₂C₂O₄)∶c(KMnO₄) ≥______________。

（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_______  (填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是 ________.

（3）实验①测得KMn0₄溶液的褪色时间为40 s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v(KMn0₄)=_______ mol·L^-1·min^-1。

Answer

温度过低，化学反应速率较慢，温度过高草酸升华或分解 水浴加热 2NaClO3+H2C2O4=加热=Na2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O 2ClO2+2OH-= ClO2-+ ClO3-+H2O 2.5 ②③ ①② 0.01

【解析】Ⅰ.(1)一般来说，升高温度，活化分子的百分数增大，反应速率增大，温度过低，化学反应速率较慢，无水草酸100℃可以升华，温度过高草酸升华或分解，所以实验时装置A需在60℃～100℃进行，反应温度低于水的沸点，用水浴可使反应容器受热均匀，所以反应要用水浴加热；
(2)装置A中反应物为NaClO3、H2C2O4，产物有Na2CO3、ClO2和CO2等，Cl(+5→+4)，C(+3→+4)，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应方程式为：2NaClO3+H2C2O4Na2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O；
(3)NaOH吸收ClO2尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO2-，氧化还原反应规律，另一种离子中Cl元素化合价升高，即为ClO3-，反应的离子方程式为：2ClO2+2OH-=ClO3-+ClO2-+H2O；

Ⅱ.(1)高锰酸钾在酸性环境下能够氧化过氧化氢，生成氧气，高锰酸根离子被还原为二价锰离子，反应中化合价降低的元素是锰元素，从+7价降到+2价，过氧化氢中氧元素化合价从-1价升高到0价，要使得失电子守恒，高锰酸根离子系数为2双氧水系数为5，依据原子个数守恒反应的离子方程式：5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O；
(2)探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是：②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②；
(3)混合后溶液中高锰酸钾的浓度为： =mol/L，40s即min，反应完全时平均反应速率v(KMnO4)= =÷mol/(L•min)=0.01mol/(L•min)。