Question

18．KMnO₄是常见的试剂．某小组拟用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₂（K₂=5.4×10^-2）的反应（此反应为热效反应）来探究“条件对化学反应速率的影响”并设计了如下的方案记录实验结果（忽略溶液混合体积变化）限选试剂和仪器：0.20mol/l KMnO₄ 溶液（酸性）蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽

物理量 编号	V（0.20mol/L H2C2O4溶液）/mL	甲	V（O．O1mol/L KMnO4溶液）/mL	M（MnSO4固体）/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	5.0
②	2.0	0	4.0	0	2.5
③	1.0	a	4.0	0	2.5
④	2.0	0	4.0	0.1	2.5

回答下列问题：
（1）完成上述反应原理的离子反应方程式
□MnO₄^-+□5H₂C₂O₂+□6H⁺=□Mn^2-+□CO₂↑+□H₂
（2）上述实验①②是温度探究对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则表格中“甲”应填写V（蒸馏水）/mL，a为1.0；乙是实验需要测量的物理量，则表格中“乙”应填
写溶液褪色的时间
（3）上述实验②④是探究催化剂对化学反应速率的影响，请在答题卷的坐标图1中画出②和④的能量变化关系图（做必要的标注）                         
Ⅱ某化学小组利用图2装置进行实验证明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，限选试剂：KBr溶液、KMnO4．浓盐酸、浓硫酸
（4）装置a、d中盛放的试剂分别是：浓盐酸、KBr溶液；试验中观察到的现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕黄色；此实验装置的不足之处是无尾气处理装置

Answer 1

分析 （1）酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₂发生氧化还原反应，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化为CO₂，结合离子方程式的电荷守恒和反应环境可知，要有H⁺参与反应，根据得失电子数守恒和电荷守恒来配平；
（2）当探究某一种因素对反应速率的影响时，必须保持其他影响因素一致；要探究H₂C₂O₄溶液浓度不同对反应速率的影响，则加入的H₂C₂O₄溶液的体积不同，但反应体积溶液的总体积需相同，故应加入蒸馏水来确保溶液的总体积均为6mL；要准确描述反应速率的快慢，必须准确测得溶液褪色时间的长短．
（3）使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应物、生成物的能量以及反应放出的热量，据此分析；
（4）根据在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物，故要实验证明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄将Cl₂氧化出，用Cl₂将Br₂氧化出，据此分析；根据反应来分析现象；由于氯气、溴蒸汽有毒，故应有尾气处理．

解答 解：（1）酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₂发生氧化还原反应，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，H₂C₂O₂被氧化为CO₂，结合离子方程式的电荷守恒和反应环境可知，要有H⁺参与反应，根据得失电子数守恒和电荷守恒来配平可得：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
（2）当探究某一种因素对反应速率的影响时，必须保持其他影响因素一致，通过比较实验①②的反应条件可知，实验①②可探究温度对反应速率的影响；实验②③中的H₂C₂O₄溶液的加入体积不同，故要探究H₂C₂O₄溶液浓度不同对反应速率的影响，但反应体积溶液的总体积需相同，故应加入蒸馏水来确保溶液的总体积均为6mL，故甲应为V（蒸馏水）/mL，a的值为1.0；要准确描述反应速率的快慢，必须准确测得溶液褪色时间的长短，故乙要测量的物理量是溶液褪色的时间，
故答案为：温度；V（蒸馏水）/mL；1.0；溶液褪色的时间；
（3）使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应物、生成物的能量以及反应放出的热量，故图象为，
故答案为：；
（4）根据在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物，故要实验证明氧化性；KMnO₄＞Cl₂＞Br₂，需用KMnO₄将Cl₂氧化出，用Cl₂将Br₂氧化出，故a中应放浓盐酸，c中放KMnO₄溶液，通过KMnO₄能将浓盐酸中的Cl^-氧化为Cl₂可证明氧化性KMnO₄＞Cl₂；d中放KBr溶液，通过Cl₂与KBr溶液反应置换出Br₂可以证明氧化性Cl₂＞Br₂，
由于c中有氯气生成，即有黄绿色气体产生，在d中氯气将KBr溶液氧化为单质溴，溶液变为棕黄色．由于氯气、溴蒸汽有毒，故应有尾气处理装置．
故答案为：浓盐酸；KBr溶液；c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕黄色；无尾气处理装置．

点评 本题考查了影响反应速率的因素的探究，应注意的是当探究某一种因素对反应速率的影响时，必须保持其他影响因素一致．综合性较强，难度较大．