Question

甲、乙兩個實驗小組利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應研究影響反應速率的因素．該反應的離子方程式為2MnO₄^﹣+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．設計實驗方案如下（實驗中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：

甲組：通過測定單位時間內生成CO₂氣體體積的大小來比較化學反應速率的大�。�

某同學進行實驗，實驗裝置如右圖．其中A、B的成分見下表

序號	A溶液	B溶液
①	2ml 0.2mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液
②	2ml 0.1mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液
③	2ml 0.2mol/LH2C2O4溶液	4ml 0.01mol/LKMnO4溶液和少量MnSO4

（1）該實驗的目的是　．

（2）實驗開始前需要檢查氣密性，其操作是　　分液漏斗中A溶液應該　一次性　加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）．

（3）完成該實驗還需要　　（填儀器名稱），實驗結束后讀數前需要移動量氣管，使兩個量氣管的液面相平，其作用是　　．

（4）請在框圖中，畫出實驗②、③中CO₂體積隨時間變化的預期結果示意圖．

乙組：通過測定KMnO₄溶液褪色所需時間的多少來比較化學反應速率．

為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對反應速率的影響，某同學在室溫下完成以下實驗

實驗編號	1	2	3	4
水/mL	10	5	0	X
0.5mol/L H2C2O4/mL	5	10	10	5
0.2mol/L KMnO4/mL	5	5	10	10
時間/s	40	20	10	﹣﹣﹣

（5）X=　　，4號實驗中始終沒有觀察到溶液褪色，你認為可能的原因是　　．

（6）2號反應中，H₂C₂O₄的反應速率為　　．

Answer 1

考點：

性質實驗方案的設計．

專題：

實驗設計題．

分析：

（1）根據實驗①②、①③中不同的物理量判斷該實驗目的；

（2）使裝置內外形成氣壓差是氣密性檢查的常用手段；無論避免影響測定結果，分液漏斗中的A溶液不能逐滴加入；

（3）判斷反應速率需要時間，用秒表計時；

（4）②中草酸濃度小于①，③中反應物濃度相同，但③中使用了催化劑，根據濃度、催化劑對反應速率的影響畫出②、③中CO₂體積隨時間變化的示意圖；

（5）探究濃度對反應速率的影響時，溶液的總體積都為20mL，據此判斷X值；由于4號實驗中高錳酸鉀過量，則溶液沒有褪色；

（6）根據n=cV計算出反應物的物質的量，然后根據不足量計算出反應消耗的草酸的物質的量，最后根據v=計算出H₂C₂O₄的反應速率．

解答：

解：（1）根據表中數據可知，實驗①②探究的是濃度對反應速率的影響，實驗①③探究的是催化劑對反應速率的影響，所以該實驗的目的是探究溫度、催化劑對反應速率的影響，

故答案為：探究草酸濃度和催化劑對化學反應速率的影響；

（2）檢查該裝置的氣密性方法為：打開分液漏斗活塞，向量氣管中加入水，使量氣管左邊液面和右邊液面相平，關閉活塞，降低量氣管，若兩側水面高度差不變，證明氣密性好，若不能則說明氣密性不好；

為了避免實驗誤差，實驗過程中分液漏斗中的溶液A必須一次性加入，不能逐滴加入，

故答案為：打開分液漏斗活塞，向量氣管中加入水，使量氣管左邊液面和右邊液面相平，關閉活塞，降低量氣管，若兩側水面高度差不變，證明氣密性好，若不能則說明氣密性不好；一次性；

（3）根據反應速率v=可知，需要測定時間從而判斷反應速率大小，需要用秒表計時；

實驗結束后讀數前需要移動量氣管，使兩個量氣管的液面相平，其作用是使兩個量氣管的壓強相等，避免產生壓強差，影響測定結果，

故答案為：秒表；使兩個量氣管的壓強相等，避免產生壓強差，影響測定結果；

（4）實驗②中其它量都與①相同，只有草酸的濃度小于①，則反應生成二氧化碳的速率小于①，反應結束時間大于①；

實驗③中各物質的濃度都與實驗①相同，而實驗③中使用了催化劑，則反應速率大于①，反應結束時間小于①；

由于酸性高錳酸鉀不足，則反應①②③生成的二氧化碳的體積都相等，

據此畫出實驗②、③中CO₂體積隨時間變化的示意圖為：，

故答案為：；

（5）為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對反應速率的影響，實驗1﹣4中溶液的總體積應該為20，則X=20﹣10﹣5=5；根據反應2MnO₄^﹣+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，10mL酸性高錳酸鉀需要消耗10mL草酸溶液，所以實驗4中高錳酸鉀過量，導致溶液沒有褪色，

故答案為：5；KMnO₄溶液過量；

（6）2號實驗中草酸的物質的量為：0.5mol/L×0.01L=0.005mol，高錳酸鉀的物質的量為：0.2mol/L×0.005L=0.001mol，

根據反應2MnO₄^﹣+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，高錳酸鉀不足，所以反應中消耗的草酸的物質的量為：0.001mol×=0.0025mol，

2號反應中，H₂C₂O₄的反應速率為：v（H₂C₂O₄）==0.00625mol/（L•s），

故答案為：0.00625mol/（L•s）．

點評：

本題考查了探究溫度、催化劑對反應速率的影響、化學反應速率的計算等知識，題目難度中等，注意掌握影響化學反應速率的因素，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．