Question

16．某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：
【實驗原理】2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【實驗內(nèi)容及記錄】

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				室溫下溶液顏色褪至無色所需時間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀H2SO4
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	V1	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	V2

請回答
（1）補充上表中的實驗數(shù)據(jù)：V₁=3.0mL，V₂=1.0mL，由表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是 其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應速率增大
（2）利用實驗 1 中數(shù)據(jù)計算，用 KMnO₄ 的濃度變化表示的反應速率為 v（KMnO₄）=1.5×10^-2mol/（L•min）
（3）該小組同學根據(jù)經(jīng)驗繪制了 n（Mn²⁺）隨時間變化趨勢的示意圖，如圖 1 所示．但有同學查閱已有實驗資 料發(fā)現(xiàn)，該實驗過程中 n（Mn²⁺）隨時間變化趨勢應如圖 2 所示，該小組同學根據(jù)圖 2 所示信息提出了新的假 設(shè)，并繼續(xù)進行實驗探究
①該小組同學提出的假設(shè)是生成物中的MnSO₄為該反應的催化劑（或Mn²⁺對該反應有催化作用）
②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白．

實驗 編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				在向試管中加 入少量固體	室 溫 下溶液顏 色 褪 至 無 色 所 需時間/min
	0.6mol/L H2C2O4 溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4 溶液	mol/L 稀 硫酸
4	3.0	2.0		2.0		t

③若該小組同學提出的假設(shè)成立，應觀察到的現(xiàn)象是 與實驗1比較，溶液褪色所需時間短（或所用時間（t）小于4min）．

Answer 1

分析 （1）溶液的總體積相同，硫酸和草酸的濃度相同，用量也相同，通過改變高錳酸鉀的量來改變高錳酸鉀的濃度，再根據(jù)高錳酸鉀溶液溶液濃度不同對反應速率的影響進行解答；
（2）先根據(jù)醋酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量判斷過量，然后根據(jù)不足量及反應速率表達式計算出反應速率；
（3）①由圖乙可知反應開始后錳離子濃度增大，反應速率增加的比較快，所以探究的是硫酸鎂在反應中的作用；
②作對比實驗時，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，據(jù)此進行解答；
③若反應加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應過程中溶液褪色時間減少．

解答 解：（1）溶液的總體積相同，硫酸和草酸的濃度相同，用量也相同，根據(jù)實驗1可知溶液總體積為10mL，所以V₁=3.0mL，V₂=1.0mL，從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是KMnO₄濃度；其他條件相同時，增大KMnO₄濃度，反應速率增大，
故答案為：3.0mL；1.0mL；其他條件相同時，增大KMnO₄濃度反應速率增大； 
（2）草酸的物質(zhì)的量為：0.6mol•L^-1×0.003L=0.0018mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2mol•L^-1×0.003L=0.0006mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0018mol：0.0006mol=3：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：$\frac{0.2mol/L×0.003L}{（3+2+3+2）×1{0}^{-3}L}$=0.06mol/L，
這段時間內(nèi)平均反應速率v（KMnO₄）=$\frac{0.06mol/L}{4min}$=1.5×10^-2 mol/（L•min），
故答案為：1.5×10^-2 mol/（L•min）；
（3）①由圖乙可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）為該反應的催化劑，
故答案為：生成物中的MnSO₄為該反應的催化劑（或Mn²⁺對該反應有催化作用）；
②與實驗1作對比實驗，除要加入硫酸錳不同外，其它條件必須相同，所以加入的高錳酸鉀的量為3.0mL，少量固體為MnSO₄，
故答案為：

實驗 編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量/mL				在向試管中加 入少量固體	室 溫 下溶液顏 色 褪 至 無 色 所 需時間/min
	0.6mol/L H2C2O4 溶液	H2O	0.2mol/L KMnO4 溶液	mol/L 稀 硫酸
			3.0		MnSO4

；
③若該小組同學提出的假設(shè)成立，則反應速率加快，溶液褪色的時間小于4min，從而說明Mn²⁺是催化劑，
故答案為：與實驗1比較，溶液褪色所需時間短（或所用時間（t）小于4min）．

點評 本題主要結(jié)合實驗考查了影響化學反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握溫度、催化劑對化學反應速率的影響，解題關(guān)鍵是對比分析圖表中的數(shù)據(jù)找出相同點和不同點，然后得出合理結(jié)論，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．