Question

某小組利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)來探究“條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計(jì)時(shí)，通過測定褪色所需時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢。該小組設(shè)計(jì)了如下的方案。

編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/ mol?L－1	體積/mL	濃度/ mol?L－1	體積/mL
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

 
（1）已知反應(yīng)后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄，每消耗1mol H₂C₂O₄轉(zhuǎn)移_____mol 電子。為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為：c(H₂C₂O₄)∶c(KMnO₄) ≥______________。
（2）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號是___________（填編號，下同），可探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號是_____________。
（3）實(shí)驗(yàn)①測得KMnO₄溶液的褪色時(shí)間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO₄）=_______________ mol?L^－1?min^－1。
（4）已知50℃時(shí)c(MnO₄^－)～反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖。若保持其他條件不變，請?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中，畫出25℃時(shí)c(MnO₄^－)～t的變化曲線示意圖。

Answer 1

（16分）（1）2    2.5（每空3分）
（2）②和③    ①和②（每空2分）
（3）0.010或1.0 ×10^－2（3分，0.01得2分）
（4）如圖（3分。標(biāo)注1分，正確做圖2分）

試題分析：（1）草酸中碳元素為+3價(jià)，二氧化碳中碳元素為+4價(jià)，由化合價(jià)升高總數(shù)等于轉(zhuǎn)移電子數(shù)可知1個H₂C₂O₄轉(zhuǎn)移2個電子，則每消耗1molH₂C₂O₄轉(zhuǎn)移2mol 電子；草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)為5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O～10e^－，只有當(dāng)KMnO₄完全反應(yīng)，溶液的紫紅色才能褪去，如果n(H₂C₂O₄)=5mol、n(KMnO₄)≤2mol，就能觀察到紫色褪去，所以c(H₂C₂O₄)∶c(KMnO₄) = n(H₂C₂O₄)∶n(KMnO₄)≥2.5；（2）根據(jù)控制變量設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案原則，實(shí)驗(yàn)②和③所用試劑的濃度、體積均相同，反應(yīng)溫度分別為25℃、50℃，這組對比實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)①和②的溫度相同，酸性高錳酸鉀溶液的濃度、體積均相同，草酸濃度分別為0.1mol/L、0.2mol/L，這組實(shí)驗(yàn)的目的是探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)①和③既改變了反應(yīng)物的濃度，又改變了反應(yīng)溫度，不能得到合理的結(jié)論；（3）實(shí)驗(yàn)①中：2.0mL草酸溶液加入4.0mL酸性高錳酸鉀溶液，能稀釋后者，設(shè)稀釋后高錳酸鉀的初始濃度為xmol/L，根據(jù)題意和稀釋定律（c₁?V₁=c₂?V₂）可知，0.010 mol?L^－1×4.0×10^－3L=x mol?L^－1×（4.0+2.0）×10^－3L，則x=0.010 mol?L^－1×4.0/6.0，紫色恰好褪色時(shí)高錳酸鉀濃度減小為0，則△c(KMnO₄) =0.010 mol?L^－1×4.0/6.0，而△t=40/60min，由v=△c/△t可得，v(KMnO₄)=△c(KMnO₄)/△t=0.010 mol?L^－1×4.0/6.0÷40/60min=0.010 mol?L^－1?min^－1；（4）根據(jù)控制變量原則，高錳酸根離子的起始濃度不變，僅僅降低溫度，反應(yīng)速率減小，則褪色的時(shí)間增大，相同時(shí)間內(nèi)高錳酸根離子的變化濃度減小，則25℃時(shí)反應(yīng)過程中c(MnO₄^－)～t的變化曲線位于50℃時(shí)曲線的右邊。