Question

某化學(xué)小組為了研究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
【實(shí)驗(yàn)原理】2KMnO₄+5H ₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄】

實(shí)驗(yàn)編號	溫度/℃	試管中所加試劑及其用量/mL				溶液褪至無色所需時(shí)間/min
		0.6 mol/L H 2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	20	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	20	3.0	m	2.5	n	4.8
3	20	3.0	3.0	2.0	2.0	t1
4	30	3.0	2.0	3.0	2.0	t2

（1）已知：實(shí)驗(yàn)1、2、3的目的是探究KMnO₄濃度對反應(yīng)速率的影響．則實(shí)驗(yàn)2中m=

 

，n=

 

．如果研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，需利用實(shí)驗(yàn)4和

 

．
（2）通過查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過程中n（Mn²⁺）隨時(shí)間變化的趨勢如圖所示．為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，該小組同學(xué)通過討論提出假設(shè)：Mn²⁺對該反應(yīng)有催化作用．
①請你填寫表中空白幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案．

實(shí)驗(yàn)編號	溫度/℃	試管中所加試劑及其用量/mL				再向試管中加入少量固體	溶液褪至無色所需時(shí)間/min
		0.6 mol/L H 2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
5	20	3.0	2.0	3.0	2.0		t3

②能說明該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是

 

．
（3）有人將酸性KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則該原電池的正極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,原電池和電解池的工作原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）探究KMnO₄濃度對反應(yīng)速率的影響，則必須保證其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的；如果研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，則必須保證其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的，據(jù)此分析；
（2）①作對比實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了加入MnSO₄不同外，其它量完全相同，據(jù)此進(jìn)行解答；
②若反應(yīng)加快，說明Mn²⁺是催化劑，反應(yīng)過程中溶液褪色時(shí)間減少．
（3）原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反應(yīng)來分析正極反應(yīng)．

解答： 解：（1）探究KMnO₄濃度對反應(yīng)速率的影響，則必須保證其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的，而由實(shí)驗(yàn)1可知，H₂O、KMnO₄溶液和稀硫酸的體積和為7.0mL，由于須保證稀硫酸的濃度相同，故n=2.0mL，則m=2.5mL；
如果研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，則必須保證除溫度外，其他影響反應(yīng)速率的因素是相同的，故要將實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1做比較，
故答案為：2.5；2.0；1；
（2）①與實(shí)驗(yàn)1作對比實(shí)驗(yàn)，則加入的硫酸錳的量不同，其它條件必須相同，所以加入的少量固體為MnSO₄，故答案為：MnSO₄；
②若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則反應(yīng)速率加快，溶液褪色的時(shí)間小于4min，從而說明Mn²⁺是催化劑，故答案為：與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短．
（3）KMnO₄ 溶液和H ₂C₂O₄ 溶液的反應(yīng)可知：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，正極上MnO₄^-放電生成Mn²⁺，根據(jù)“列物質(zhì)、標(biāo)得失、看環(huán)境、配守恒”的方法，由于是酸性環(huán)境，故正極反應(yīng)為：MnO₄^-+8H⁺+5e^-=Mn²⁺+4H₂O，故答案為：MnO₄^-+8H⁺+5e^-=Mn²⁺+4H₂O．

點(diǎn)評：本題主要結(jié)合實(shí)驗(yàn)考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，題目難度不大，注意掌握溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，在用對照試驗(yàn)來探究外界條件對反應(yīng)速率的影響時(shí)，必須保證其他影響反應(yīng)速率的條件一致．