Question

11．教材中用酸性KMnO₄和H₂C₂O₄（草酸）反應研究影響反應速率的因素，離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．一實驗小組欲通過測定單位時間內生成CO₂的速率，探究某種影響化學反應速率的因素，設計實驗方案如圖1（KMnO₄溶液已熔化）

實驗序號	溫度T/℃	A溶液	B溶液
①	30	20mL0.1mol•L-1H2C2O4溶液	30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液
②	20	20mL0.1mol•L-1H2S2O4溶液	30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液

（1）寫出草酸溶于水的電離方程式：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）該實驗探究的是濃度因素對化學反應速率的影響．相同時間內針筒中所得CO₂的體積大小關系是：①＜②（填：＞、＜、=）．
（3）若實驗①在2min末收集了2.24mL CO₂（標準狀況下），則在2min末，c（MnO₄^-）=0.0056mol/L．
（4）除通過測定一定時間內CO₂的體積來比較反應速率，本實驗還可通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產生相同體積氣體所需的時間來比較化學反應速率．
（5）小組同學發現反應速率總是如圖2，其中t₁～t₂時間內速率變快的主要原因可能是：①產物Mn²⁺（或MnSO₄）是反應的催化劑②該反應放熱．

Answer 1

分析 （1）草酸是二元弱酸，在水溶液中不能完全電離，且分步電離；
（2）對比①②實驗可探究濃度對化學反應速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大；
（3）先求出反應的（MnO₄^-）的物質的量，再求出反應后的濃度；
（4）通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產生相同體積氣體所需的時間來比較化學反應速率；
（5）催化劑、升高溫度都能加快化學反應的速率．

解答 解：（1）草酸是二元弱酸，在水溶液中不能完全電離，且分步電離以第一步電離為主，電離方程式為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）對比①②實驗可探究濃度對化學反應速率的影響，②中A溶液的濃度比①中大，化學反應速率大，所得CO₂的體積大，故答案為：濃度；＜；
（3）CO₂的物質的量是：0.0001mol，設2min末，反應（MnO₄^-）為X，
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2                        10
X                      0.0001mol
解得：X=0.00002mol
30mL×10^-3×0.01mol•L^-1-0.00002mol=0.00028mol
c（MnO₄^-）=$\frac{0.00028}{0.5L}$=0.0056mol/L
故答案為：0.0056；
（4）通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產生相同體積氣體所需的時間來比較化學反應速率，故答案為：KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產生相同體積氣體所需的時間；
（5）催化劑能加快化學反應的速率，產物Mn²⁺（或MnSO₄）是反應的催化劑，此外反應釋放熱量，也可以使化學反應速率加快，故答案為：該反應放熱．

點評 本題考查了影響化學反應速率的因素，難度不大，注意可通過測定KMnO₄溶液完全褪色所需時間或產生相同體積氣體所需的時間來比較化學反應速率．