Question

4．某化學(xué)興趣小組在一次實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)，向草酸溶液中逐滴加入酸性高錳酸鉀溶液時(shí)，溶液褪色先慢后快，即反應(yīng)速率由小變大．小組成員為此“異�！爆F(xiàn)象展開(kāi)討論，猜想造成這種現(xiàn)象的最可能原因有兩種，并為此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究驗(yàn)證．
猜想Ⅰ：此反應(yīng)過(guò)程放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快；
猜想Ⅱ：…．
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坎菟崤c高錳酸鉀反應(yīng)的速率變化“異�！痹�因
【實(shí)驗(yàn)用品】?jī)x器：試管、膠頭滴管、量筒、藥匙、玻璃棒等；
試劑：0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、0.05mol/L KMnO₄（硫酸酸化）溶液等．
請(qǐng)你根據(jù)該興趣小組的實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)思路，補(bǔ)充完整所缺內(nèi)容．
（1）草酸（H₂C₂O₄，弱酸）與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（2）要完成對(duì)猜想Ⅰ的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，至少還需要一種實(shí)驗(yàn)儀器是溫度計(jì)
（3）猜想Ⅱ可是：生成的Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，加快了反應(yīng)速率
要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想Ⅱ，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)還要補(bǔ)充一種試劑及一種儀器，分別是MnSO₄（S）、秒表
（4）基于猜想Ⅱ成立，設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)記錄表內(nèi)容．

	試管A	試管B
加入試劑
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（褪色時(shí)間）
結(jié)論	猜想Ⅱ正確

Answer 1

分析 （1）草酸中的碳元素被在酸性條件下能被高錳酸鉀溶液氧化為CO₂，高錳酸根能被還原為Mn²⁺；
（2）猜想I是認(rèn)為可能是由于反應(yīng)放熱導(dǎo)致體系溫度升高而加快了反應(yīng)速率；需要測(cè)定溫度，因此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)還需要的儀器是溫度計(jì)；
（3）猜想II是認(rèn)為生成的Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，故應(yīng)補(bǔ)充MnSO₄，通過(guò)測(cè)量溶液褪色的時(shí)間來(lái)驗(yàn)證猜想；
（4）要通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想Ⅱ，則實(shí)驗(yàn)B和實(shí)驗(yàn)A的加入試劑除了MnSO₄固體不同，其他均應(yīng)相同，據(jù)此分析；

解答 解：（1）該反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)變?yōu)?2價(jià)，C元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?4價(jià)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是10，
根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒、電荷守恒配平方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（2）判斷反應(yīng)是否為放熱反應(yīng)，需要測(cè)定溫度，所以要用到溫度計(jì)，
故答案為：溫度計(jì)；
（3）根據(jù)反應(yīng)速率的影響因素知，可能是反應(yīng)生成的Mn²⁺起了催化作用，從而使反應(yīng)速率加快；考慮到Mn²⁺起了催化作用，所以實(shí)驗(yàn)還需要MnSO₄（S）、秒表，
故答案為：生成的Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，加快了反應(yīng)速率；MnSO₄（S）、秒表；
（4）猜想Ⅱ成立，即Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，從而加快了反應(yīng)速率，所以和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要進(jìn)行一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，一支試管A中僅僅2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，另外一支試管B中加入2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，少量MnSO₄（s），根據(jù)溶液褪色的快慢來(lái)判斷Mn²⁺在反應(yīng)中是否起到催化劑的作用，
故答案為：

	試管A	試管B
加入試劑	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4，少量MnSO4（s）
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（褪色時(shí)間）	褪色較慢	褪色較快
結(jié)論	猜想Ⅱ正確

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，明確要驗(yàn)證一個(gè)因素的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響，則必須保持其他影響因素一致，難度中等，平時(shí)重視基礎(chǔ)知識(shí)很重要．