(2009?梅州模擬)某探究小組用KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失的方法,研究影響反應(yīng)速率的因素.實驗條件作如下限定:所用KMnO4酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L-1、0.001mol?L-1,催化劑的用量可選擇0.5g、0g,實驗溫度可選擇298K、323K.每次實驗KMnO4酸性溶液的用量均為4mL、H2C2O4溶液(0.1mol?L-1)的用量均為2mL.
(1)請完成以下實驗設(shè)計表,并在實驗?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?yīng)的實驗編號:
實驗編號 T/K 催化劑的用量/g KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1 實驗?zāi)康?/TD>
298 0.5 0.01 (Ⅰ)實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響;
(Ⅱ)實驗①和
探究溫度對該反應(yīng)速率的影響;
(Ⅲ)實驗①和
探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響;)
298
298
0.5
0.5
0.001
0.001
323K
323K
0.5
0.5
0.01
0.01
298
298
0
0
0.01
0.01
(2)某同學(xué)對實驗①和②分別進行三次實驗,測得以下實驗數(shù)據(jù)(從混合振蕩均勻開始計時):
KMnO4酸性溶液
的濃度/mol?L-1
溶液褪色所需時間 t/min
第1次 第2次 第3次
0.01 14 13 11
0.001 6 7 7
計算用0.001mol?L-1 KMnO4酸性溶液進行實驗時KMnO4的平均反應(yīng)速率
1×10-4mol?L-1?min-1
1×10-4mol?L-1?min-1
(忽略混合前后溶液的體積變化,寫出計算過程).
(3)若不經(jīng)過計算,直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是否可行?
不可行
不可行
.若不可行(若認為可行則不填),請設(shè)計可以通過直接觀察褪色時間長短來判斷的改進方案:
取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng).(3分)
取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng).(3分)
分析:(1)根據(jù)實驗的目的和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素來設(shè)計實驗;
(2)根據(jù)0.01KMnO4酸性溶液前后三次褪色時間差距較大,應(yīng)舍去,所以用0.001KMnO4酸性溶液三次褪色來計算:先求出反應(yīng)開始時c(KMnO4),然后求出三次褪色的平均時間,最后根據(jù)ν(KMnO4)=
△c
△t
來求解;
(3)根據(jù)KMnO4的物質(zhì)的量不同來分析;
解答:解:(1)由實驗?zāi)康目芍骄繚舛、溫度、接觸面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,
則實驗①②的溫度、催化劑的用量相同,只有濃度不同;實驗①③中只有溫度不同,其他條件相同;實驗①④中只有催化劑的用量不同,其他條件相同,故答案為:
實驗編號 T/K 催化劑的用量/g KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1 實驗?zāi)康?/TD>
298 0.5 0.01 (Ⅰ)實驗①和②探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響;
(Ⅱ)實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響;
(Ⅲ)實驗①和④探究催化劑對該反應(yīng)速率的影響;)
298 0.5 0.001
323 0.5 0.01
298 0 0.01
(2)反應(yīng)開始時:c(KMnO4)=
0.001mol?L-1×0.004L
0.004L+0.002L
=0.00067 mol?L-1
                 反應(yīng)時間:△t=
6min+7min+7min
3
=6.7min  
KMnO4的平均反應(yīng)速率:ν(KMnO4)=
△c
△t
=
0.00067mol?L-1
6.7min
=1×10-4 mol?L-1?min-1
(3)因根據(jù)直接看表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系,需滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同,濃度不同的草酸溶液,故答案為:不可行;取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng).
點評:本題主要結(jié)合實驗考查了外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,反應(yīng)速率的計算,培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力.
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