Question

草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快．某学习小组结合化学反应原理提出猜想与假设，并设计了一系列实验进行探究．
实验Ⅰ：在2支试管中分别加入5mL等浓度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支试管中先加入少量MnSO₄固体，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液．记录溶液褪色时间，如表1：
【表1】

试管	未加MnSO4的试管	加有MnSO4的试管
褪色时间	30s	2s

实验Ⅱ：另取2支试管分别加入5mL等浓度的H₂C₂O₄溶液，在其中一支试管中先加入10滴稀硫酸，再各加入5滴0.1mol?L^-1 KMnO₄溶液．记录溶液褪色时间，如表2：
【表2】

试管	未滴加稀硫酸的试管	滴加了稀硫酸的试管
褪色时间	100s	90s

实验Ⅲ：另取3支试管分别加入5mL等浓度H₂C₂O₄溶液，然后在试管中先分别加入10滴、1mL、2mL稀硫酸溶液，再各加入5滴0.1mol?L^-1KMnO₄溶液，然后置于温度为65℃的水浴中加热．记录溶液褪色时间，如表3：
【表3】

试管	滴入10滴稀硫酸的试管	加入1mL稀硫酸的试管	加入2mL稀硫酸的试管
褪色时间	70s	100s	120s

（1）实验Ⅰ得出的结论是

 

．
（2）比较实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论正确的是：

 

．
①温度对该反应速率有影响
②硫酸对草酸和KMnO₄溶液的反应有影响
③加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO₄溶液反应，而加入大量硫酸，反应速率比较小
④在酸性范围内，pH值越小对反应越有利
（3）写出草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式：

 

．实验室利用该反应标定未知浓度H₂C₂O₄溶液，滴定终点的现象是：溶液颜色

 

，且30s不改变．滴定完成后仰视读取KMnO₄溶液体积会导致测得H₂C₂O₄溶液的浓度

 

（选填：偏大、偏小、无影响）．
（4）有同学根据查阅的资料提出KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：
Mn（ⅤⅡ）

Mn2+

Mn（Ⅵ）

Mn2+

Mn（Ⅳ）

Mn2+

Mn（Ⅲ）

C2O42-

Mn（C₂O₄）_n^3-2n→Mn²⁺+CO₂↑
上述实验中，实验

 

可证明这个历程是可信的．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究温度、压强对化学反应速率的影响

专题：实验设计题

分析：（1）根据表中数据知，有硫酸锰的溶液褪色时间短，反应速率快，没有硫酸锰的溶液褪色时间长、反应速率慢；
（2）根据对比实验中不同物理量确定褪色时间长短，从而确定反应速率的影响因素；
（3）酸性条件下，高锰酸钾具有强氧化性，能氧化还原性物质，所以草酸和高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，导致溶液褪色；
滴定完成后仰视读取KMnO₄溶液体积会导致高锰酸钾溶液体积偏大；
（4）根据流程图知，酸性高锰酸钾被还原生成二价锰离子，导致溶液褪色，且反应开始时高锰酸根离子被锰离子还原．

解答： 解：（1）根据表中数据知，有硫酸锰的溶液褪色时间短，反应速率快，没有硫酸锰的溶液褪色时间长、反应速率慢，说明硫酸锰作催化剂而加快反应速率，故答案为：Mn²⁺（或硫酸锰）在反应中起到催化剂的作用，加快了反应速率[或需要Mn²⁺（硫酸锰）作催化剂]；
（2）①根据实验II、III知，温度不同其褪色时间不同，说明温度对该反应速率有影响，故正确；
②根据实验III知，混合溶液中硫酸浓度不同其褪色时间不同，说明硫酸对草酸和KMnO₄溶液的反应有影响，故正确；
③根据实验III知，加入少量硫酸，可促进草酸和KMnO₄溶液反应，褪色时间变短，而加入大量硫酸，反应速率比较小，褪色时间加长，故正确；
④根据实验三知，在酸性范围内，pH值越小褪色时间越长，则对反应越不利，故错误；
故答案为：①②③；
（3）酸性条件下，高锰酸钾具有强氧化性，能氧化还原性物质，所以草酸和高锰酸钾发生氧化还原反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，离子方程式为5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，导致溶液褪色，所以当溶液由无色变为紫红色且半分钟内不变色时，说明达到滴定终点；
滴定完成后仰视读取KMnO₄溶液体积会导致高锰酸钾溶液体积偏大，则导致测定溶液浓度偏大；
故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；从无色变为浅紫红色；偏大；
（4）根据流程图知，酸性高锰酸钾被还原生成二价锰离子，导致溶液褪色，且开始时既有锰离子参加反应，只有实验I中加入硫酸锰，所以实验I可证明这个历程是可信的，故答案为：I．

点评：本题考查探究反应速率的影响因素，侧重考查学生实验操作、观察、分析能力，知道物质的性质是设计实验的依据，利用对比方法进行实验并得出正确结论，题目难度中等．