Question

3．環(huán)保部門的技術人員常用草酸（H₂C₂O₄）測定酸性工業(yè)廢水中MnO₄^-的濃度．某課題組研究發(fā)現(xiàn)：少量的摩爾氏鹽[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]可加快溶液紫紅色的褪去．為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下：
請回答下列問題：
（1）請完成以下表格（表中不要留有空格）：

實驗編號	實驗目的	溫度	廢水樣品	2.0mLH2C2O4的濃度
①	為以下實驗作參照	273K	4.0mL	0.10mol?L-1
②		298K	4.0mL	0.10mol?L-1
③	探究濃度對反應速率的影響	273K		0.20mol?L-1

（2）請寫出酸性KMnO₄溶液與草酸反應生成CO₂的離子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑．
（3）某課題組對摩爾氏鹽[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]中起加快溶液紫紅色褪去的成分提出如下假設，請你完成假設二、假設三：
假設一：SO₄^2- 起催化作用．；
假設二：Fe²⁺起還原作用或起催化作用；
假設三：NH₄⁺起還原作用或起催化作用．
（4）請你設計實驗驗證上述假設一是否成立，完成下表中的內(nèi)容．

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取等量的廢水樣品于兩支試管中，…

Answer 1

分析 （1）①②中溫度不同，其他條件相同，是探究溫度對速率的影響；③是探究不同濃度時草酸對速率的影響，除H₂C₂O₄的濃度不同外，其他條件相同；
（2）酸性KMnO₄溶液與草酸反應，草酸中碳元素化合價為+3價，被氧化為+4價，錳元素從+7價降到+2價；
（3）根據(jù)摩爾氏鹽的組成分析；
（4）做對比實．

解答 解：（1）①②中溫度不同，其他條件相同，②是探究溫度對反應速率的影響；③是探究不同濃度時草酸對速率的影響，除H₂C₂O₄的濃度不同外，其他條件相同，所以③中蒸餾水的體積為4.0mL，
故答案為：

實驗編號	實驗目的	溫度	廢水樣品	2.0mLH2C2O4的濃度
①
②	探究溫度對反應速率的影響
③			4.0 mL

；
（2）草酸中碳元素化合價為+3價，被氧化為+4價，錳元素從+7價降到+2價，草酸是弱酸，不能拆，離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑；
（3）根據(jù)摩爾氏鹽[FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O]組成分析，F(xiàn)e²⁺起還原作用或起催化作用；NH₄⁺起還原作用或起催化作用，
故答案為：Fe²⁺起還原作用或起催化作用；NH₄⁺起還原作用或起催化作用；
（4）要證明SO₄^2- 起催化作用，需做對比實驗，取等量的廢水樣品于兩支試管中，再加入等量的草酸溶液于試管中，向其中一支試管中滴加少量Na₂SO₄粉末，若加入少量Na₂SO₄粉末的試管中褪色快，則假設一成立，否則，假設一不成立，
故答案為：

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期的實驗現(xiàn)象和結(jié)論
取等量的廢水樣品于兩支試管中，再加入等量的草酸溶液于試管中， 向其中一支試管中滴加少量Na2SO4粉末	若加入少量Na2SO4粉末的試管中褪色快，則假設一成立，否則，假設一不成立

點評 本題考查了探究MnO₄^-與草酸反應過程中的催化作用，該反應為一比較熟悉的反應，還考查了控制變量法設計實驗的能力，難度適中．