Question

某化学小组选用酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液，探究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下了三组实验：[实验内容及记录]

实验编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL	室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.05mol/L KMnO4溶液	3 mol/L稀硫酸
1	3.0	1.0	4.0	2.0	4.0
2	2.0	2.0	4.0	2.0	5.2
3	1.0	3.0	4.0	2.0	6.4

请回答：

（1）[实验原理]　_________________________________________（写离子方程式）

（2）为完成实验目的，H₂C₂O₄溶液的物质的量浓度不低于__________________

（3）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_______________________________

（4）利用实验1中数据计算，用KMnO₄的浓度变化表示的反应速率为：v(KMnO₄)＝______  。

（5）该小组同学根据经验绘制了n(Mn^2＋)随时间变化趋势的示意图，如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn^2＋)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设。并继续进行实验探究。

①该小组同学提出的假设是_________________________________________。

②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。

实验 编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL	再向试管中加入少量固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
_____mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.05mol/L KMnO4溶液	3 mol/L稀硫酸
4	3.0	1.0	4.0	2.0		t

③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是__________________________________

Answer

2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=== 2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 0.5mol/L 其他条件相同时，增大H2C2O4浓度（或反应物浓度），反应速率增大 0.005mol / (L·min) 生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用） MnSO4 与实验1比较，溶液褪色所需时间短或所用时间（t）小于4.0min

【解析】(1)本题的实验原理是酸性高锰酸钾氧化草酸，酸性高锰酸钾褪色生成二价锰离子，草酸中的C被氧化为二氧化碳，化学方程式为：2KMNO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，故答案为：2KMNO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O；

(2)高锰酸钾的物质的量为：0.05mol•L-1×0.004L=0.0002mol，根据方程式2KMNO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O，H2C2O4的物质的量至少为0.0002mol×=0.0005mol，在实验③中要保证高锰酸钾完全反应，物质的量浓度至少为=0.5mol/L，故答案为：0.5mol/L；

(3)从表中数据可知改变的条件是H2C2O4溶液的浓度；其他条件相同时，增大H2C2O4溶液的浓度，反应速率增大，故答案为：其他条件相同时，增大H2C2O4溶液的浓度，反应速率增大；

(4)实验1中，高锰酸钾的物质的量为：0.05mol•L-1×0.004L=0.0002mol，混合后高锰酸钾的物质的量浓度为=0.02mol/L，因此v(KMnO4)==0.005mol / (L·min) ，故答案为：0.005mol/(L•min)；

(5)①由图乙可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4(或Mn2+)为该反应的催化剂，故答案为：生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用)；

②与实验1作对比实验，则加入的硫酸锰的量不同，其它条件必须相同，所以加入的少量固体为MnSO4，故答案为：MnSO4；

③若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，溶液褪色的时间小于4min，从而说明Mn2+是催化剂，故答案为：与实验1比较，溶液褪色所需时间短(或所用时间(t)小于4min)。