Question

【題目】某化學(xué)小組為了研究外界條件對(duì)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 + 5H2C2O4 + 3H2SO4＝ K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑ + 8H2O

（實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄）

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(wú)色所需時(shí)間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	V1	2.7
3	1.0	V2	2.0	3.0	3.9

請(qǐng)回答：（1）表中V1=___________，V2=___________。

（2）根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的結(jié)論是_____________________________。

（3）利用實(shí)驗(yàn)1中數(shù)據(jù)計(jì)算，若用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為：υ(KMnO4)＝ ________________________。

（4）該小組同學(xué)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制了n(Mn2+) 隨時(shí)間變化趨勢(shì)的示意圖，如圖1所示。但有同學(xué)查閱已有的實(shí)驗(yàn)資料發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中n(Mn2+) 隨時(shí)間變化的趨勢(shì)應(yīng)如圖2所示。該小組同學(xué)根據(jù)圖2所示信息提出了新的假設(shè)，并繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。（忽略反應(yīng)過(guò)程中溫度變化）

①該小組同學(xué)提出的假設(shè)是_______________________________________。

②請(qǐng)你幫助該小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL				再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0	A	t

表中加入的固體A是_______________。（寫(xiě)化學(xué)式）

③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是____________

（5）工業(yè)上可用電解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，則電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________________________。

Answer 1

【答案】3.0 4.0 其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大 1.0×10－2 mol / (L·min) 生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑（或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用） MnSO4 與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短 或：所用時(shí)間（t）小于1.5min MnO42－－e－＝MnO4－

【解析】

（1）研究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，需用控制單一變量法，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知變量為草酸的濃度，則為使混合液中硫酸和高錳酸鉀的濃度相同，需用水控制溶液的總體積相同，硫酸和高錳酸鉀的用量也相同；

（2）從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是草酸的濃度，其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大；

（3）根據(jù)公式計(jì)算用高錳酸鉀表示的反應(yīng)速率；

（4）①由圖可知反應(yīng)開(kāi)始后速率增大的比較快，說(shuō)明生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑（或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用）；

②由表格中數(shù)據(jù)可知第4組與第1組除了A固體外，其余均相同，則與實(shí)驗(yàn)1作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為驗(yàn)證假設(shè)，表中加入的固體A是MnSO4；

③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則第4組反應(yīng)速率快；

（5）根據(jù)題意知，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7價(jià)，則電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為MnO42- - e- ＝MnO4-。

（1）溶液的總體積相同，硫酸和高錳酸鉀的濃度相同，用量也相同。根據(jù)實(shí)驗(yàn)1可知溶液總體積為10mL，所以V1=3.0mL，V2=4.0mL；

故答案為：3.0；4.0；

（2）從表中數(shù)據(jù)可知改變的條件是草酸的濃度，其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大；

故答案為：其他條件相同時(shí)，增大H2C2O4濃度（或反應(yīng)物濃度），反應(yīng)速率增大；

（3）反應(yīng)中消耗高錳酸鉀的濃度是，v(KMnO4)＝；

故答案為：1.0×10-2 mol/(L·min)；

（4）①由圖可知反應(yīng)開(kāi)始后速率增大的比較快，說(shuō)明生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑（或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用）；

故答案為：生成物中的MnSO4為該反應(yīng)的催化劑（或Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用）；

②由表格中數(shù)據(jù)可知第4組與第1組除了A固體外，其余均相同，則與實(shí)驗(yàn)1作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，為驗(yàn)證假設(shè)，表中加入的固體A是MnSO4；

故答案為：MnSO4；

③若該小組同學(xué)提出的假設(shè)成立，則第4組反應(yīng)速率快，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短或所用時(shí)間（t）小于1.5min，從而說(shuō)明Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用；

故答案為：與實(shí)驗(yàn)1比較，溶液褪色所需時(shí)間短或所用時(shí)間（t）小于1.5min；

（5）根據(jù)題意知，工業(yè)上可用電解K2MnO4溶液的方法制取KMnO4，Mn元素化合價(jià)由+6價(jià)升高為+7價(jià)，則電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為MnO42- - e- ＝MnO4-；

故答案為：MnO42- - e- ＝MnO4-。