Question

1．某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”．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．该小组设计了如下方案．

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
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄溶液转化为MnSO₄，每消耗1mol H₂C₂O₄转移2mol电子．写出H₂C₂O₄与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．
（2）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是②和③（填编号，下同），可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是①和②．
（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）=0.010或1.0×10^-2mol•L^-1•min^-1．

Answer 1

分析 （1）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；将该化学方程式改成离子方程式即可；
（2）根据探究温度对反应速率影响时除了温度外其它条件必须相同判断；根据体积浓度对反应速率影响时除了浓度不同，其他条件必须完全相同分析；
（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．

解答 解：（1）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↑，改写成离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
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，
故答案为：2；5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
（2）探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是：②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②，
故答案为：②和③； ①和②；
（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：$\frac{0.010mol/L×0.004L}{0.002L+0.004L}$=$\frac{2}{3}$×0.010mol/L，
这段时间内平均反应速率v（KMnO₄）=$\frac{\frac{2}{3}×0.010mol/L}{\frac{40s}{60s/min}}$=0.010mol•L^-1•min^-1，
故答案为：0.010或1.0×10^-2．

点评 本题考查了探究温度、浓度对反应速率的影响，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．