Question

14．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生反应：MnO₄^-+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）．甲、乙两个实验小组分别利用酸性KMnO₄溶液和H₂C₂O₄溶液的反应来研究外界因素对反应速率的影响．
【实验设计】
甲组方案：通过测定生成CO₂气体体积的方法来比较反应速率的大小．实验装置如图所示，25℃时将装置中的A溶液一次性加入B溶液（均已加入等量硫酸酸化）中．

实验编号	A溶液	B溶液
①	2mL 0.1mol/LH2C2O4溶液	4mL0.0l mol/L酸性KMnO4溶液
②	2mL 0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL0.0l mol/L酸性KMnO4溶液

（1）该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：5．
（2）该实验探究的是H₂C₂O₄的浓度对反应速率的影响．实现该实验目的还欠缺的仪器：秒表．比较①、②两组化学反应速率大小的方法是测定相同时间内收集到的气体体积（或者测定收集相同体积气体所用的时间．
乙组方案：用4mL0.0l mol/L酸性KMnO₄溶液与2mL 0.01mol/LH₂C₂O₄溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响．具体实验如下：

实验编号	10%硫酸的体积/mL	温度/℃	其他物质
Ⅰ	2	20	-
Ⅱ	2	20	少量MnSO4粉末
Ⅲ	2	30	-
Ⅳ	1	20	1mL蒸馏水

（3）若要研究催化剂对化学反应速率的影响，则应对比实验Ⅰ、Ⅱ（填序号，下同）；若要研究温度对化学反应速率的影响，则应对比实验Ⅰ、Ⅲ．
（4）对比实验I和实验Ⅳ，可以研究硫酸的浓度对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1mL蒸馏水的目的是确保两组实验中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）浓度不变和总体积不变．

Answer 1

分析 （1）2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O中，Mn元素的化合价降低，C元素的化合价升高；
（2）研究H₂C₂O₄的浓度对化学反应速率的影响，应保证酸性KMnO₄溶液体积、浓度相同；测定相同时间内收集到的气体体积来比较反应速率大小；
（3）研究催化剂对化学反应速率的影响，应保证温度、浓度相同；研究温度对化学反应速率的影响，应保证浓度、不使用催化剂相同；
（4）实验Ⅰ和Ⅳ，硫酸的浓度不同，少量蒸馏水，溶液的体积相同．

解答 解：（1）2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O中，Mn元素的化合价降低，C元素的化合价升高，MnO₄^-为氧化剂，H₂C₂O₄为还原剂，物质的量之比为2：5，
故答案为：2：5；
（2）酸性KMnO₄溶液体积、浓度相同，但H₂C₂O₄的浓度不同，故探究H₂C₂O₄的浓度对化学反应速率的影响；通过测定相同时间内收集到的气体体积来比较反应速率大小，故还要用到秒表，
故答案为：H₂C₂O₄的浓度；秒表；测定相同时间内收集到的气体体积（或者测定收集相同体积气体所用的时间；
（3）研究催化剂对化学反应速率的影响，应保证温度、浓度相同，则选实验Ⅰ、Ⅱ；研究温度对化学反应速率的影响，应保证浓度、不使用催化剂相同，则选实验Ⅰ、Ⅲ，
故答案为：Ⅰ、Ⅱ；Ⅰ、Ⅲ；
（4）实验Ⅰ和Ⅳ，硫酸的浓度不同，可研究浓度对反应速率的影响，加少量蒸馏水确保两实验中总体积相等，可使Ⅰ和Ⅳ中硫酸浓度不同，
故答案为：确保两组实验中c（KMnO₄）、c（H₂C₂O₄）浓度不变和总体积不变．

点评 本题考查氧化还原反应及影响反应速率的因素，注意控制变量法研究影响因素，把握表格中的数据分析及应用，题目难度不大．