Question

14．酸性KMnO₄溶液能與草酸（H₂C₂O₄）溶液反應．某探究小組利用反應過程中溶液紫色消失快慢的方法來研究影響反應速率的因素．
Ⅰ．實驗前首先用濃度為0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄標準溶液滴定未知濃度的草酸．
（1）寫出滴定過程中發(fā)生反應的化學方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）滴定過程中操作滴定管的圖1示正確的是A．

（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會使測得的草酸溶液濃度偏高（填“偏高”、“偏低”、或“不變”）．
Ⅱ．通過滴定實驗得到草酸溶液的濃度為0.2000mol•L^-1．用該草酸溶液按下表進行后續(xù)實驗（每次實驗草酸溶液的用量均為8mL）．

實驗編號	溫度（℃）	催化劑 用量（g）	酸性高錳酸鉀溶液		實驗目的 a．實驗1和2探究探究溫度不同對反應速率的影響；   b．實驗1和3探究反應物濃度對該反應速率的影響；   c．實驗1和4探究催化劑對該反應速率的影響．
			體積 （mL）	濃度 （mol•L-1）
1	25	0.5	4	0.1000
2	50	0.5	4	0.1000
3	25	0.5	4	0.0100
4	25	0	4	0.1000

（4）寫出表中a 對應的實驗目的探究溫度不同對反應速率的影響；若50℃時，草酸濃度c（H₂C₂O₄）隨反應時間t的變化曲線如圖2所示，保持其他條件不變，請在圖中畫出25℃時c（H₂C₂O₄）隨t的變化曲線示意圖．
（5）該小組同學對實驗1和3分別進行了三次實驗，測得以下實驗數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開始計時）：

實驗編號	溶液褪色所需時間（min）
	第1次	第2次	第3次
1	14.0	13.0	11.0
3	6.5	6.7	6.8

分析上述數(shù)據(jù)后得出“當其它條件相同時，酸性高錳酸鉀溶液的濃度越小，褪色時間就越短，即反應速率就越快”的結論．甲同學認為該小組“探究反應物濃度對速率影響”的實驗方案設計中存在問題，從而得到了錯誤的實驗結論，請簡述甲同學改進的實驗方案其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應，測量溶液褪色時間．
（6）該實驗中使用的催化劑應選擇MnSO₄而不是MnCl₂，原因可用離子方程式表示為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）高錳酸鉀具有強氧化性，草酸（H₂C₂O₄）溶液與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應，草酸被氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為Mn²⁺；
（2）根據(jù)滴定管的使用規(guī)則判斷，選擇酸式滴定管，滴定時用左手的大拇指、食指、中指旋轉滴定管的旋塞；
（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會使高錳酸鉀溶液的體積偏大，使得測得的草酸的物質(zhì)的量偏大，溶液濃度偏高；
Ⅱ．實驗1、2只有溫度不同，其他用量完全相同；
（4）根據(jù)溫度降低反應速率減小畫出25℃時c（C₂O₄^2-）～t的變化曲線示意圖；
（5）根據(jù)表格中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應速率的關系，高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，可以探究反應物濃度對該反應速率的影響；
（6）酸性條件下，高錳酸根離子能將氯離子氧化成氯氣，自身被還原成二價錳離子．

解答 解：Ⅰ．（1）高錳酸鉀具有強氧化性，把草酸中的C從+3價氧化成+4價的二氧化碳，Mn元素從+7價變化到+2價的錳離子，由于草酸分子中有2個C原子，所以高錳酸鉀與草酸的反應比例為 5：2，故反應的方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）酸性高錳酸鉀氧化性強，所以在該實驗中選擇酸式滴定管，根據(jù)滴定管的使用規(guī)則，滴定時，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打開，即如圖A所示操作；
故答案為：A；
（3）若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，對初讀數(shù)無影響，但滴定后消失，會使末讀數(shù)偏大，二者的差值為酸性高錳酸鉀溶液滴定的體積，導致計算出的草酸溶液的濃度偏高，
故答案為：偏高；
Ⅱ．實驗1、2反應物用量完全相同，只有溫度不同，目的就在于探究溫度不同對反應速率的影響；
故答案為；探究溫度不同對反應速率的影響；
（4）25℃時反應速率小于50℃時，所以草酸根離子的濃度變化比50℃時小，反應需要的時間大于50℃條件下需要的時間，據(jù)此畫出25℃時c（C₂O₄^2-）～t的變化曲線示意圖為：，
故答案為：；

（5）探究反應物濃度對速率影響時應在其他條件不變時改變某種反應物的濃度，在本實驗中褪色的是酸性高錳酸鉀溶液，所以酸性高錳酸鉀的溶液的體積、濃度 應是不能變的，而只改變草酸的濃度（體積不變），觀察溶液褪色的時間，所以其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應，測量溶液褪色時間，
故答案為：其它條件相同時，利用等量且少量的高錳酸鉀與等體積不同濃度的足量草酸溶液反應，測量溶液褪色時間；
（6）該實驗中使用的催化劑應選擇MnSO₄而不是MnCl₂，是因為氯離子與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應 而生成氯氣，消耗酸性高錳酸鉀溶液，使滴定結果偏高，發(fā)生的離子方程式是2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

點評 本題考查了探究溫度、濃度對反應速率的影響、濃度歲時間變化的曲線，題目難度中等，試題側重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力．