Question

8．某小組利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應來探究“條件對化學反應速率的影響”．實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應的快慢．該小組設計了如表的方案．

編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1	體積/mL
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（1）已知反應后H₂C₂O₄轉化為CO₂逸出，KMnO₄轉化為MnSO₄，每消耗1mol H₂C₂O₄轉移2mol 電子．為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質的量需要滿足的關系為：n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5．
（2）探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是②和③（填編號，下同），可探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是①和②．
（3）實驗①測得KMnO₄溶液的褪色時間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時間內平均反應速率
v（KMnO₄）=0.010或1.0×10^-2 mol•L^-1•min^-1．
（4）已知50℃時c（MnO₄^-）～反應時間t的變化曲線如圖．若保持其他條件不變，請在答題卡坐標圖中，畫出25℃時c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖（作相應標注）．

Answer 1

分析 （1）根據題中信息及化合價升降法配平反應的化學方程式，然后根據電子守恒計算出1mol草酸完全反應轉移的電子數；根據“觀察到紫色褪去”必須滿足高錳酸鉀的物質的量小于草酸的物質的量解得二者濃度關系；
（2）根據探究溫度對反應速率影響時除了溫度外其它條件必須相同判斷；根據體積濃度對反應速率影響時除了濃度不同，其他條件必須完全相同分析；
（3）先根據醋酸和高錳酸鉀的物質的量判斷過量，然后根據不足量及反應速率表達式計算出反應速率；
（4）根據溫度降低反應速率減小畫出25℃時c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖．

解答 解：（1）根據反應后H₂C₂O₄轉化為CO₂逸出，KMnO₄轉化為MnSO₄，利用化合價升降相等寫出反應的化學方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑；H₂C₂O₄中碳元素的化合價為+3價，變成二氧化碳后化合價總共升高了2（4-3）價，所以每消耗1mol H₂C₂O₄轉移2mol電子；為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質的量應該少量，即c（H₂C₂O₄）：c（KMnO₄）≥$\frac{5}{2}$=2.5，
故答案為：2； 2.5；
（2）探究溫度對化學反應速率影響，必須滿足除了溫度不同，其他條件完全相同，所以滿足此條件的實驗編號是：②和③；探究反應物濃度對化學反應速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實驗編號是①和②，
故答案為：②和③； ①和②；
（3）草酸的物質的量為：0.10mol•L^-1×0.002L=0.0002mol，高錳酸鉀的物質的量為：0.010mol•L^-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質的量之比為：0.0002mol：0.00004mol=5：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：$\frac{0.010mol/L×0.004L}{0.002L+0.004L}$=$\frac{2}{3}$×0.010mol/L，
這段時間內平均反應速率v（KMnO₄）=$\frac{2}{3}$×0.010mol/L÷40s×60s/min=0.010mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.010或1.0×10^-2；
（4）25℃時反應速率小于50℃時，所以高錳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，據此畫出25℃時c（MnO₄^-）～t的變化曲線示意圖為：，故答案為：．

點評 本題考查了探究溫度、濃度對反應速率的影響、濃度隨時間變化的曲線，題目難度中等，注意掌握溫度、濃度、壓強等對反應速率的影響，試題側重對學生能力的培養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．