Question

3．草酸与高锰酸钾在酸性条件下发生如下反应：MnO₄^-+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O （未配平）
用4.0mL 0.001mol/L KMnO₄溶液与2.0mL 0.010mol/L H₂C₂O₄溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响．改变的条件如下：

实验组别	10%硫酸体积/mL	温度/℃	其他物质
Ⅰ	2.0mL	20	/
Ⅱ	2.0mL	20	少量MnSO4粉末
Ⅲ	2.0mL	30	/
Ⅳ	1.0mL	20	1.0mL蒸馏水

（1）该反应中若有0.1molH₂C₂O₄反应，转移的电子的物质的量为0.2mol，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：5．
（2）本实验可通过观察高锰酸钾溶液完全褪色的时间来比较各组反应的反应速率大小，要观察到预期现象，草酸的物质的量必须满足过量（填“过量”、“恰好完全反应”或“不够反应量”）的条件．
（3）对比实验I和II，可以研究催化剂对化学反应速率的影响．
（4）对比实验I和IV，可以研究H⁺的浓度（或硫酸溶液的浓度）对化学反应速率的影响，实验IV加人1.0mL蒸馏水的目的是确保溶液总体积相同，仅改变硫酸的浓度，而高锰酸钾浓度和草酸浓度都相同．

Answer 1

分析 （1）1个H₂C₂O₄中有2个+3价的C，被高锰酸钾氧化到+4价，化合价上升2价，转移2个电子，所以0.1molH₂C₂O₄反应，转移的电子的物质的量为0.2mol；Mn元素的化合价降低，C元素的化合价升高，由电子守恒确定物质的量比；
（2）高锰酸钾为紫色，利用褪色时间比较反应速率，控制高锰酸钾浓度相同，则草酸应过量；
（3）研究催化剂对化学反应速率的影响，浓度、温度应相同；
（4）实验Ⅰ和Ⅳ，氢离子浓度不同．

解答 解：（1）1个H₂C₂O₄中有2个+3价的C，被高锰酸钾氧化到+4价，化合价上升2价，转移2个电子，所以0.1molH₂C₂O₄反应，转移的电子的物质的量为0.2mol；Mn元素的化合价降低，C元素化合价升高，由电子守恒确定物质的量比；Mn元素的化合价降低，C元素的化合价升高，由电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量比为$\frac{2×（4-3）}{（7-2）}$=2：5，
故答案为：0.2mol；2：5；
（2）高锰酸钾为紫色，利用褪色时间比较反应速率，即相同浓度的高锰酸钾溶液完全褪色的时间比较反应快慢；控制高锰酸钾浓度相同，保证其完全反应，则草酸应过量，故答案为：高锰酸钾溶液完全褪色的时间；过量；
（3）实验I和II浓度、温度应相同，II用了催化剂，所以实验I和II是研究催化剂对化学反应速率的影响，
故答案为：催化剂；
（4）实验Ⅰ和Ⅳ，氢离子浓度不同，可研究H⁺的浓度（或硫酸溶液的浓度）对化学反应速率的影响，实验Ⅳ加入1.0mL蒸馏水的目的是确保溶液总体积相同，仅改变硫酸的浓度，而高锰酸钾浓度和草酸浓度都相同，
故答案为：H⁺的浓度（或硫酸溶液的浓度）；确保溶液总体积相同，仅改变硫酸的浓度，而高锰酸钾浓度和草酸浓度都相同．

点评 本题考查氧化还原反应和反应速率影响因素的实验，为高频考点，把握氧化还原反应中电子守恒及控制变量法测定反应速率为解答的关键，题目难度不大．