Question

某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．
（1）该反应的离子方程式为（提示：H₂C₂O₄的一级电离常数为5.4×10^-2）______．
（2）实验条件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均为2mL．如果要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成______个实验进行对比即可得出结论．
（3）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO₄酸性溶液的浓度，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

KMnO4酸性溶液 的浓度/mol?L-1	溶液褪色所需时间 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①计算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液进行实验时KMnO₄的平均反应速率（忽略混合前后溶液的体积变化，写出计算过程）．
②若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？______．若不可行（若认为可行则不填），请设计可以通过直接观察褪色时间长短来判断的改进方案：______．

Answer 1

（1）在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，
离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
 （2）要得出反应物浓度、温度、催化剂对反应速率影响的结论至少要完成：①取不同浓度KMnO4溶液，在相同温度下进行反应；②取同浓度KMnO4溶液，在不同温度下进行反应；③取同浓度KMnO4溶溶，在同温度且有催化剂的条件下进行反应；④取同浓度KMnO4溶液，在同温度且不使用催化剂的条件下进行反应等3个实验来进行对比．
故答案为：4． 
（3）①反应开始时：c（KMnO₄）=

0.001mol?L-1×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067 mol?L^-1
反应时间：△t=

6min+7min+7min

3

=6.7min   
KMnO₄的平均反应速率：
ν（KMnO₄）=

△c

△t

=

0.00067mol?L-1

6.7min

=1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案为：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1．
②由题中数据知浓度大的褪色时间反而长，因颜色是由KMnO₄产生，虽然KMnO₄浓度大反应快，但KMnO₄的量也多，故无法比较，故不经过计算直接利用表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是不可行的；所以若想通过直接观察褪色时间长短来判断溶液浓度的大小，则必须保证KMnO₄酸性溶液的浓度相同，才能判断H₂C₂O₄溶液浓度的大小．
故答案为：否（或：不可行）；      取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．