Question

某学校化学兴趣小组设计实验来探究“外界条件对化学反应速率的影响”．
Ⅰ小组A利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢．方案数据如表所示．

编号	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		温度/℃
	浓度mol?L-1	体积mL	浓度 mol?L-1	体积mL
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25

（1）小组A的实验目的是

 

．
（2）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄转化为MnSO₄，每消耗1mol H₂C₂O₄转移

 

mol电子．为了观察到紫色褪去，H₂C₂O₄与KMnO₄初始的物质的量需要满足的关系为：c（H₂C₂O₄）：c（KMnO₄）≥

 

．
（3）实验①测得KMnO₄溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v（KMnO₄）=

 

 mol?L^-1?min^-1．（保留两位有效数字）
Ⅱ小组B利用Na₂S₂O₃溶液与稀硫酸混合反应来探究温度对化学反应速率的影响．
（4）补充完成该反应方程式：H₂SO₄+Na₂S₂O₃═Na₂SO₄+H₂O+SO₂+

 

（除空缺外已配平）．
（5）该小组设计了如表的实验方案（已知各溶液体积均为5mL），请填写表格中划线部分．

实验编号	T/K	c（Na2S2O3）/mol?L-1	c（H2SO4）/mol?L-1	实验目的
①	298	0.1	0.1	探究温度对该反应速率的影响
②	308

（6）已知60℃时c（S₂O₃^2-）～反应时间t的变化曲线如图所示．若保持其他条件不变，请在坐标图中，画出45℃时c（S₂O₃^2-）～t的变化曲线示意图，并作出必要的标注．

Answer 1

考点：探究温度、压强对化学反应速率的影响

专题：实验设计题

分析：（1）从表中数据可知改变的条件是H₂C₂O₄溶液的浓度，据此解答即可；
（2）根据题中信息及化合价升降法配平反应的化学方程式，然后根据电子守恒计算出1mol草酸完全反应转移的电子数；根据“观察到紫色褪去”必须满足高锰酸钾的物质的量小于草酸的物质的量解得二者浓度关系；
（3）先根据醋酸和高锰酸钾的物质的量判断过量，然后根据不足量及反应速率表达式计算出反应速率；
（4）依据元素守恒推断缺少的元素，即可写出生成物；
（5）探究温度的影响，应保持反应物的浓度不改变，据此解答即可；
（6）根据温度降低反应速率减小画出25℃时c（MnO₄^-）～t的变化曲线示意图．

解答： 解：（1）读表中数据可知改变的条件是H₂C₂O₄溶液_的浓度，故答案为：探究反应物H₂C₂O₄浓度对化学反应速率的影响；
（2）根据反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄转化为MnSO₄，利用化合价升降相等写出反应的化学方程式为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑；H₂C₂O₄中碳元素的化合价为+3价，变成二氧化碳后化合价总共升高了2（4-3）价，所以每消耗1mol H₂C₂O₄转移2mol电子；为了观察到紫色褪去，高锰酸钾的物质的量应该少量，即c（H₂C₂O₄）：c（KMnO₄）≥

5

2

=2.5，
故答案为：2； 2.5；
（3）草酸的物质的量为：0.10mol?L^-1×0.002L=0.0002mol，高锰酸钾的物质的量为：0.010mol?L^-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为：0.0002mol：0.00004mol=5：1，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为：

0.010mol/L×0.004L

0.002L+0.004L

=

2

3

×0.010mol/L，
这段时间内平均反应速率v（KMnO₄）=

2 3 ×0.010mol/L

40s 60s/min

=0.010mol?L^-1?min^-1，
故答案为：0.010或1.0×10^-2；
（4）观察发现此方程式中生成物中缺少的是S，S固体难溶于水，故答案为：S↓；
（5）探究温度对反应速率的影响，只改变反应条件，即温度，升高温度或者降低温度，应保持各种物质的浓度不改变，故答案为：0.1；0.1
（6）45℃时反应速率小于60℃时，所以高锰酸根离子的浓度变化比60℃时小，反应需要的时间大于60℃条件下需要的时间，据此画出45℃时c（MnO₄^-）～t的变化曲线示意图为：，故答案为：．

点评：本题考查了探究温度、浓度对反应速率的影响、浓度岁时间变化的曲线，题目难度中等，注意掌握温度、浓度、压强等对反应速率的影响，试题侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．