Question

甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素．該反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如下（實(shí)驗(yàn)中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
甲組：通過(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)生成CO₂氣體體積的大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)速率的大小．
某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如右圖．其中A、B的成分見下表

序號(hào)	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(shí)驗(yàn)的目的是

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)開始前需要檢查氣密性，其操作是

 

分液漏斗中A溶液應(yīng)該

 

加入（填“一次性”或“逐滴滴加”）．
（3）完成該實(shí)驗(yàn)還需要

 

（填儀器名稱），實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讀數(shù)前需要移動(dòng)量氣管，使兩個(gè)量氣管的液面相平，其作用是

 

．
（4）請(qǐng)?jiān)诳驁D中，畫出實(shí)驗(yàn)②、③中CO₂體積隨時(shí)間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖．

乙組：通過(guò)測(cè)定KMnO₄溶液褪色所需時(shí)間的多少來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)速率．
為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，某同學(xué)在室溫下完成以下實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(shí)間/s	40	20	10	---

（5）X=

 

，4號(hào)實(shí)驗(yàn)中始終沒有觀察到溶液褪色，你認(rèn)為可能的原因是

 

．
（6）2號(hào)反應(yīng)中，H₂C₂O₄的反應(yīng)速率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①②、①③中不同的物理量判斷該實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（2）使裝置內(nèi)外形成氣壓差是氣密性檢查的常用手段；無(wú)論避免影響測(cè)定結(jié)果，分液漏斗中的A溶液不能逐滴加入；
（3）判斷反應(yīng)速率需要時(shí)間，用秒表計(jì)時(shí)；
（4）②中草酸濃度小于①，③中反應(yīng)物濃度相同，但③中使用了催化劑，根據(jù)濃度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響畫出②、③中CO₂體積隨時(shí)間變化的示意圖；
（5）探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，溶液的總體積都為20mL，據(jù)此判斷X值；由于4號(hào)實(shí)驗(yàn)中高錳酸鉀過(guò)量，則溶液沒有褪色；
（6）根據(jù)n=cV計(jì)算出反應(yīng)物的物質(zhì)的量，然后根據(jù)不足量計(jì)算出反應(yīng)消耗的草酸的物質(zhì)的量，最后根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出H₂C₂O₄的反應(yīng)速率．

解答： 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)①②探究的是濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)①③探究的是催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以該實(shí)驗(yàn)的目的是探究溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，
故答案為：探究草酸濃度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)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(guān)閉活塞，降低量氣管，若兩側(cè)水面高度差不變，證明氣密性好，若不能則說(shuō)明氣密性不好；
為了避免實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)過(guò)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(guān)閉活塞，降低量氣管，若兩側(cè)水面高度差不變，證明氣密性好，若不能則說(shuō)明氣密性不好；一次性；
（3）根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

可知，需要測(cè)定時(shí)間從而判斷反應(yīng)速率大小，需要用秒表計(jì)時(shí)；
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讀數(shù)前需要移動(dòng)量氣管，使兩個(gè)量氣管的液面相平，其作用是使兩個(gè)量氣管的壓強(qiáng)相等，避免產(chǎn)生壓強(qiáng)差，影響測(cè)定結(jié)果，
故答案為：秒表；使兩個(gè)量氣管的壓強(qiáng)相等，避免產(chǎn)生壓強(qiáng)差，影響測(cè)定結(jié)果；
（4）實(shí)驗(yàn)②中其它量都與①相同，只有草酸的濃度小于①，則反應(yīng)生成二氧化碳的速率小于①，反應(yīng)結(jié)束時(shí)間大于①；
實(shí)驗(yàn)③中各物質(zhì)的濃度都與實(shí)驗(yàn)①相同，而實(shí)驗(yàn)③中使用了催化劑，則反應(yīng)速率大于①，反應(yīng)結(jié)束時(shí)間小于①；
由于酸性高錳酸鉀不足，則反應(yīng)①②③生成的二氧化碳的體積都相等，
據(jù)此畫出實(shí)驗(yàn)②、③中CO₂體積隨時(shí)間變化的示意圖為：，
故答案為：；
（5）為了探究KMnO₄與H₂C₂O₄濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)1-4中溶液的總體積應(yīng)該為20，則X=20-10-5=5；根據(jù)反應(yīng)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(shí)驗(yàn)4中高錳酸鉀過(guò)量，導(dǎo)致溶液沒有褪色，
故答案為：5；KMnO₄溶液過(guò)量；
（6）2號(hào)實(shí)驗(yàn)中草酸的物質(zhì)的量為：0.5mol/L×0.01L=0.005mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.2mol/L×0.005L=0.001mol，
根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O可知，高錳酸鉀不足，所以反應(yīng)中消耗的草酸的物質(zhì)的量為：0.001mol×

5

2

=0.0025mol，
2號(hào)反應(yīng)中，H₂C₂O₄的反應(yīng)速率為：v（H₂C₂O₄）=

0.0025mol 0.02L

20s

=0.00625mol/（L?s），
故答案為：0.00625mol/（L?s）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．