Question

10．草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因，过程如下：
[查阅资料]KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：

[提出假设]
假设1：该反应为放热反应
假设2：反应生成的Mn²⁺对该反应有催化作用
假设3：K⁺对该反应有催化作用
该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是反应物浓度降低，反应速率减慢．
[设计、完成实验]
（1）称取6.3g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O），配制500mL0.10mol/L H₂C₂O₄溶液．
①在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和500mL容量瓶．
②下列操作会使所配溶液浓度偏低的是AD（填下列选项的字母序号）．
A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘
B．定容时俯视刻度线
C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水
D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容
（2）完成探究，记录数据

实验编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）				控制   条件	溶液褪色时间（S）
	0.10mol/LH2C2O4 溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65°	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5mL0.10mol/LK2SO4	18

x=25时，假设2成立．
（3）由于KMnO₄能氧化水中有机物等因素，为配制好稳定的KMnO₄溶液，其浓度需标定．取10.00mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入10mL 0.50mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO₄溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色，且半分钟不褪色，记录数据，平行三次实验，平均消耗KMnO₄溶液40.00mL，则草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．上述实验中KMnO₄溶液的物质的量浓度为0.010mol/L．

Answer 1

分析 [提出假设]草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，而随反应进行，浓度减小；
[设计、完成实验]（1）结合m=cVM计算；
①称量固体质量需要托盘天平，配制溶液需要容量瓶；
②结合c=$\frac{n}{V}$及不当操作对n、V的影响分析浓度变化；
（2）由控制变量法可知，实验3、4中只有催化剂不同，其它均相同，可说明生成的Mn²⁺对该反应有催化作用，反应速率加快；
（3）草酸溶液与酸性KMnO₄溶液发生氧化还原反应，反应生成Mn²⁺、CO₂、H₂O，结合离子反应方程式计算KMnO₄溶液的物质的量浓度．

解答 解：[提出假设]草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，因为随反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢，则探究反应过程中使褪色加快的主要原因不考虑浓度的影响，故答案为：反应物浓度降低，反应速率减慢；
[设计、完成实验]（1）草酸晶体的质量为0.5L×0.1mol/L×126g/mol=6.3g，故答案为：6.3；
①称量固体质量需要托盘天平，配制溶液需要容量瓶，则配制溶液必须用到的2种定量仪器是托盘天平和500mL容量瓶，故答案为：500mL容量瓶；
②A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘，晶体质量偏小，则n偏小，所配溶液浓度偏低，故A选；
B．定容时俯视刻度线，水加少，V偏小，则所配溶液浓度偏高，故B不选；
C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水，对实验无影响，所配溶液浓度不变，故C不选；
D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容，则V偏大，所配溶液浓度偏低，故D选；
故答案为：AD；
（2）由控制变量法可知，实验3、4中只有催化剂不同，其它均相同，则x=30-5=25，可说明生成的Mn²⁺对该反应有催化作用，反应速率加快，故答案为：25；
（3）草酸溶液与酸性KMnO₄溶液发生氧化还原反应，反应生成Mn²⁺、CO₂、H₂O，离子反应为5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，n（H₂C₂O₄）=0.01L×0.10mol/L=0.001mol，由离子反应方程式可知KMnO₄溶液的物质的量浓度为$\frac{0.001mol×\frac{2}{5}}{0.04L}$=0.010mol/L，故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；0.010mol/L．

点评 本题考查影响反应速率的因素及溶液配制、浓度计算等，为高频考点，把握反应速率的影响因素、控制变量法及离子反应的计算为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度不大．