Question

草酸溶液（无色）与高锰酸钾溶液（紫红色）在酸性条件下能够发生反应：
2MnO₄^-+5H ₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，用0.001mol?L^-1 KMnO₄溶液、0.01mol?L^-1H ₂C₂O₄溶液、0.1mol?L^-1硫酸溶液混合，为了研究外界条件的改变对化学反应速率的影响规律，某同学设计了四组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表上：

组别	KMnO4溶液体积	H 2C2O4溶液体积	硫酸溶液体积	温度	水的体积
I	2mL	4mL	4mL	20℃	0
II	2mL		4mL	30℃	0
III	1mL	4mL	4mL	20℃	1mL
IV	2mL	2mL	4mL	20℃

根据科学的实验方法，设计实验作对比时，变量只能有一个．请回答：
（1）对比实验I和实验II，实验I和实验IV，可以分别研究温度以及H₂C₂O₄溶液浓度对化学反应速率的影响，请在上表空格中填入剩余的实验条件数据．
（2）对比实验

 

和

 

（用I～IV表示），可以研究KMnO₄溶液浓度对化学反应速率的影响．
（3）若实验I溶液褪色的时间是10秒，则这段时间内用KMnO₄溶液浓度变化表示的平均化学反应速率是

 

（忽略溶液混合过程中的体积变化）．
（4）本实验需测定的数据是

 

．

Answer 1

考点：探究影响化学反应速率的因素

专题：化学反应速率专题

分析：（1）对比试验中，需要探究的条件不同外，其它条件必须完全相同，据此进行解答；
（2）研究KMnO₄溶液浓度对化学反应速率的影响，必须满足除了高锰酸钾溶液的体积不同外，气体条件完全相同；
（3）根据题中数据可知草酸过量，高锰酸钾溶液完全反应，根据v=

△c

△t

计算出这段时间内用KMnO₄溶液浓度变化表示的平均化学反应速率；
（4）本实验是通过高锰酸钾溶液的褪色判断反应速率快慢，所以需要测定高锰酸钾溶液褪色需要的时间．

解答： 解：（1）实验I和实验II探究的是温度对化学反应速率的影响，除了温度不同，其它条件完全相同，所以II中草酸的体积为4mL；实验I和实验IV研究的是H₂C₂O₄溶液浓度对化学反应速率的影响，必须保证溶液总体积不变，所以加入水的体积为2mL，
故答案为：4mL；2mL；
（2）对比表中数据可知，实验Ⅰ和实验Ⅲ中只有高锰酸钾溶液的浓度不同，其它条件完全相同，可研究KMnO₄溶液浓度对化学反应速率的影响，
故答案为：Ⅲ；Ⅰ；
（3）2mL 0.001mol?L^-1 KMnO₄溶液中高锰酸钾的物质的量为：0.001mol?L^-1×0.002L=2×10^-6mol，4mL 0.01mol?L^-1H ₂C₂O₄溶液中含有草酸的物质的量为0.004×0.01mol?L^-1=4×10^-5mol，根据反应2MnO₄^-+5H ₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，高锰酸钾不足，草酸过量，高锰酸钾完全反应，所以这段时间内用KMnO₄溶液浓度变化表示的平均化学反应速率为：

0.001mol/L×2×10-3L (2+4+4)×10-3L

10s

=2×10^-5mol/（L?s），
故答案为：2×10^-5mol/（L?s）；
（4）实验目的为研究外界条件的改变对化学反应速率的影响规律，根据题中数据可知，本实验是通过测定酸性高锰酸钾溶液褪色的时间来判断反应快慢，所以需要记录高锰酸钾溶液褪色的时间，
故答案为：溶液褪色所需的时间．

点评：本题考查了探究浓度、温度对反应速率影响的方法，题目难度中等，注意掌握温度、浓度对化学反应速率的影响，明确对比实验中，除了探究的条件不同外，其它条件必须完全相同．