Question

4．甲、乙、丙三个实验小组利用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应研究影响反应速率的因素．设计实验方案如下（实验中所用KMnO₄溶液均已加入H₂SO₄）：
甲组：通过测定生成CO₂气体体积的方法来比较化学反应速率的大小．
实验装置如图，实验时分液漏斗中A溶液一次性放下．
A、B的成分见下表：

序号	A溶液	B溶液
①	2mL0.1mol/LH2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L  KMnO4溶液
②	2mL0.2mol/LH2C2O4溶液	4mL 0.01mol/L  KMnO4溶液

（1）甲组同学实验探究的是浓度对化学反应速率的影响．
结合装置，分析所给实验仪器，定量比较①②组化学反应速率大小实现该实验目的还欠缺的仪器：秒表．
乙组通过测定单位时间内KMnO₄溶液浓度变化来判定反应速率快慢．所用的试剂以及条件如下表所示：

序号	溶液	条件
③	2mL 0.1mol/L H2C2O4和8mL 0.1mol/L KMnO4	热水
④	2mL 0.1mol/L H2C2O4和8mL 0.1mol/L KMnO4	冷水

（2）①乙组同学实验目的是探究对化学反应速率的影响．
②写出溶液中发生的反应的离子方程式（提示：H₂C₂O₄为弱酸，KMnO₄的还原产物为Mn²⁺）：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+l0CO₂↑+8H₂O．实验中该组同学始终没有看到溶液褪色，其原因是高锰酸钾过量．
丙组：丙组通过测定单位时间KMnO₄溶液浓度变化来判定反应速率快慢．在25℃时，40mL 0.001mol/LKMnO₄与38mL0.1mol/LH₂C₂O₄和2mL2.38mol/LH₂SO₄混合液共80mL中KMnO₄的浓度及对应时段的平均反应速率数据：

时间（min）	0-4	4-8	8-12	12-16	16-21	21-22	22-23
c（KMnO4）（10-4mol/L）	4.58	4.02	3.36	2.25	0.72	0.43	0.23
υ（KMnO4）（10-4mol/（L•min）	a	0.14	0.17	0.28	0.32	0.29	0.20

（3）完成上表中a=0.11  mol/（L•min）．
问题讨论：已知该实验过程中溶液温度几乎不变，但是依据实验数据发现开始阶段速率却在增大．
你认为引起该反应速率增大的因素是反应过程中产生了催化剂加快了反应速率．

Answer 1

分析 （1）从改变的条件看，H₂C₂O₄浓度从0.1到0.2mol/L，故为浓度对化学反应速率的影响；判断反应速率需要时间，用秒表计时；
（2）①实验中除温度不同外，其他条件都相同；
②高锰酸钾具有强氧化性，能把草酸氧化成二氧化碳，自身被还原成二价锰离子；根据草酸和高锰酸钾反应的方程式分析数据可知高锰酸钾过量；
（3）根据反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算速率的大小；溶液温度几乎不变，从数据看出反应的速率开始阶段速率却在增大，可判断是催化剂的影响．

解答 解：（1）从改变的条件看，H₂C₂O₄浓度从0.1到0.2mol/L，故为浓度对化学反应速率的影响；判断反应速率v=$\frac{△c}{△t}$，需要测定时间，可用秒表计时，
故答案为：浓度；秒表；
（2）①实验中除温度不同外，其他条件都相同，可知该实验探究的是温度对反应速率的影响，
故答案为：温度；
②高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 2：5，故反应的方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
草酸的物质的量为：0.002L×0.1mol•L^-1=2×10^-4mol，高锰酸钾的物质的量为：0.008L×0.1mol•L^-1=8×10^-4mol，由方程式可知，高锰酸钾过量，故没看到溶液褪色，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+l0CO₂↑+8H₂O；高锰酸钾过量；
（3）反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.04L×0.001mol/L}{0.08L}-4.58×1{0}^{-4}mol/L}{4min}$=0.11×10^-4mol/（L•min），溶液温度几乎不变，从数据看出反应的速率开始阶段速率却在增大，可判断是反应过程中产生了催化剂加快了反应速率，
故答案为：0.11；反应过程中产生了催化剂加快了反应速率．

点评 本题以探究实验为基础，考查影响化学反应速率的因素、氧化还原反应基础知识等，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．