Question

18．KMnO₄是常見的試劑．某小組擬用酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂（K₂=5.4×10^-2）的反應（此反應為熱效反應）來探究“條件對化學反應速率的影響”并設計了如下的方案記錄實驗結果（忽略溶液混合體積變化）限選試劑和儀器：0.20mol/l KMnO₄ 溶液（酸性）蒸餾水、試管、量筒、秒表、恒溫水浴槽

物理量 編號	V（0.20mol/L H2C2O4溶液）/mL	甲	V（O．O1mol/L KMnO4溶液）/mL	M（MnSO4固體）/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	5.0
②	2.0	0	4.0	0	2.5
③	1.0	a	4.0	0	2.5
④	2.0	0	4.0	0.1	2.5

回答下列問題：
（1）完成上述反應原理的離子反應方程式
□MnO₄^-+□5H₂C₂O₂+□6H⁺=□Mn^2-+□CO₂↑+□H₂
（2）上述實驗①②是溫度探究對化學反應速率的影響；若上述實驗②③是探究濃度對化學反應速率的影響，則表格中“甲”應填寫V（蒸餾水）/mL，a為1.0；乙是實驗需要測量的物理量，則表格中“乙”應填
寫溶液褪色的時間
（3）上述實驗②④是探究催化劑對化學反應速率的影響，請在答題卷的坐標圖1中畫出②和④的能量變化關系圖（做必要的標注）                         
Ⅱ某化學小組利用圖2裝置進行實驗證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，限選試劑：KBr溶液、KMnO4．濃鹽酸、濃硫酸
（4）裝置a、d中盛放的試劑分別是：濃鹽酸、KBr溶液；試驗中觀察到的現象為c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為棕黃色；此實驗裝置的不足之處是無尾氣處理裝置

Answer 1

分析 （1）酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂發生氧化還原反應，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，結合離子方程式的電荷守恒和反應環境可知，要有H⁺參與反應，根據得失電子數守恒和電荷守恒來配平；
（2）當探究某一種因素對反應速率的影響時，必須保持其他影響因素一致；要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對反應速率的影響，則加入的H₂C₂O₄溶液的體積不同，但反應體積溶液的總體積需相同，故應加入蒸餾水來確保溶液的總體積均為6mL；要準確描述反應速率的快慢，必須準確測得溶液褪色時間的長短．
（3）使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應物、生成物的能量以及反應放出的熱量，據此分析；
（4）根據在氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物，故要實驗證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄將Cl₂氧化出，用Cl₂將Br₂氧化出，據此分析；根據反應來分析現象；由于氯氣、溴蒸汽有毒，故應有尾氣處理．

解答 解：（1）酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₂發生氧化還原反應，MnO₄^-被還原為Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化為CO₂，結合離子方程式的電荷守恒和反應環境可知，要有H⁺參與反應，根據得失電子數守恒和電荷守恒來配平可得：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
（2）當探究某一種因素對反應速率的影響時，必須保持其他影響因素一致，通過比較實驗①②的反應條件可知，實驗①②可探究溫度對反應速率的影響；實驗②③中的H₂C₂O₄溶液的加入體積不同，故要探究H₂C₂O₄溶液濃度不同對反應速率的影響，但反應體積溶液的總體積需相同，故應加入蒸餾水來確保溶液的總體積均為6mL，故甲應為V（蒸餾水）/mL，a的值為1.0；要準確描述反應速率的快慢，必須準確測得溶液褪色時間的長短，故乙要測量的物理量是溶液褪色的時間，
故答案為：溫度；V（蒸餾水）/mL；1.0；溶液褪色的時間；
（3）使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應物、生成物的能量以及反應放出的熱量，故圖象為，
故答案為：；
（4）根據在氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物，故要實驗證明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄將Cl₂氧化出，用Cl₂將Br₂氧化出，故a中應放濃鹽酸，c中放KMnO₄溶液，通過KMnO₄能將濃鹽酸中的Cl^-氧化為Cl₂可證明氧化性KMnO₄＞Cl₂；d中放KBr溶液，通過Cl₂與KBr溶液反應置換出Br₂可以證明氧化性Cl₂＞Br₂，
由于c中有氯氣生成，即有黃綠色氣體產生，在d中氯氣將KBr溶液氧化為單質溴，溶液變為棕黃色．由于氯氣、溴蒸汽有毒，故應有尾氣處理裝置．
故答案為：濃鹽酸；KBr溶液；c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為棕黃色；無尾氣處理裝置．

點評 本題考查了影響反應速率的因素的探究，應注意的是當探究某一種因素對反應速率的影響時，必須保持其他影響因素一致．綜合性較強，難度較大．