Question

3．某实验小组利用硫酸酸化的KMnO₄与H₂C₂O₄反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”．该小组实验方案如表（实验测定KMnO₄溶液完全褪色时间）．回答下列问题：

实验 编号	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		H2O/mL	温度/℃	KMnO4溶液完全褪色时间（s）
	浓度/mol•L-1	体积/mL	浓度/mol•L-1	体积/mL
①	0.20	2.0	0.010	4.0	2.0	25	t1
②	0.20	4.0	0.010	4.0	0	25	t2
③	0.20	4.0	0.010	4.0	0	50	t3

（1）上述反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）t₁＞ t₂（填“＞”、“＜”、“=”），其理由是①②两组温度相同，①中H₂C₂O₄溶液浓度小于②
（3）实验②和实验③两组实验的目的是探究浓度不变时，温度对化学反应速率影响
（4）有同学做实验时发现，硫酸酸化的KMnO₄与H₂C₂O₄反应开始时，溶液褪色慢，但反应一段时间后溶液褪色明显加快．针对上述实验现象，该同学提出下列猜想：
猜想①：硫酸酸化的KMnO₄与H₂C₂O₄反应是放热反应，导致溶液温度升高，反应速率加快．
猜想②：Mn²⁺对该化学反应起催化作用（请你补充）
要证实猜想②，除硫酸酸化的高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还需要选择的试剂是B．
A．硫酸钾B．硫酸锰C．水  D．氯化锰．

Answer 1

分析 （1）KMnO₄与H₂C₂O₄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，根据化合价升降总数相等配平离子方程式；
（2）由表中数据可知3次实验KMnO₄溶液的浓度相等，反应时溶液的总体积都是8mL，通过改变H₂C₂O₄溶液的体积来改变反应时H₂C₂O₄溶液的浓度，①②两组温度相同，反应速率由H₂C₂O₄溶液的浓度决定；
（3）根据实验②和实验③除温度不同外，其他条件都相同可知实验目的；
（4）考虑锰离子有催化作用；要想验证锰离子的催化作用，再加入硫酸锰即可．

解答 解：（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，Mn下降5价，C上升1价，1个草酸中有2个碳原子，共上升2价，根据化合价升降相等，配平离子方程2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）实验①②中KMnO₄溶液的浓度相等，反应时溶液的总体积都是8mL，实验①中H₂C₂O₄溶液的用量比实验②少，则实验①中H₂C₂O₄溶液浓度小于实验②，浓度越小，反应速率越慢，则实验①中KMnO₄溶液完全褪色时间更长，
故答案为：＞；①②两组温度相同，①中H₂C₂O₄溶液浓度小于②；
（3）实验②和实验③反应物的浓度完全相同，只有温度不同，则实验目的是探究浓度不变时，温度对化学反应速率影响，
故答案为：探究浓度不变时，温度对化学反应速率影响；
（4）KMnO₄与H₂C₂O₄反应生成硫酸锰，锰离子有催化作用，所以猜想还可能是Mn²⁺对该化学反应起催化作用；要想验证锰离子的催化作用，在做对比实验时同时加入硫酸锰观察反应速率是否变化即可，不能加氯化锰，因为氯化锰会引入氯离子，不能确定锰离子和氯离子谁起作用，
故答案为：Mn²⁺对该化学反应起催化作用；B．

点评 本题考查了条件不同对反应速率影响的分析判断，主要是催化剂、温度、浓度对反应速率的影响探究，注意控制变量法的使用，题目难度中等．