Question

【题目】某化学小组选用酸性高锰酸钾溶液和草酸(H2C2O4)溶液，探究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下三组实验：[实验内容及记录]

已知：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

实验 编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL				室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
	_mol·L-1H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1KMnO4溶液	3 mol·L-1稀硫酸
1	3.0	1.0	4.0	2.0	4.0
2	2.0	2.0	4.0	2.0	5.2
3	1.0	3.0	4.0	2.0	6.4

请回答：

(1)[实验原理]_____________(写离子方程式)。

(2)为完成实验目的，H2C2O4溶液的物质的量浓度不低于________。

(3)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是_________。

(4)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+)随时间变化趋势的示意图，如图1所示，但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2+)随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设。并继续进行实验探究。

①该小组同学提出的假设是__________。

②请你帮助该小组同学完成实验方案。

实验 编号	室温下，试管中所加试剂及其用量/mL				再向试管中加入少量MnSO4	室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
	__mol·L-1 H2C2O4溶液	H2O	0.05 mol·L-1 KMnO4溶液	3 mol·L-1 稀硫酸
4	3.0	1.0	4.0	2.0	0.1 g	t

若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象_____________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.5 mol/L 其他条件相同时，增大H2C2O4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大 生成物中的MnSO4为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用) 与实验1比较，溶液褪色所需时间短[或所用时间(t)小于4.0 min]

【解析】

(1))酸性高锰酸钾溶液既有氧化性，草酸(H2C2O4)具有还原性，二者在溶液中发生氧化还原反应产生Mn2+、CO2及H2O，反应的离子方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(2)高锰酸钾的物质的量为n(KMnO4)=cV=0.05 mol/L×0.004 L=0.0002 mol，根据方程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，可知需要消耗H2C2O4的物质的量至少为n(H2C2O4)=0.0002 mol×=0.0005 mol，在实验③中要保证高锰酸钾完全反应，则需要草酸溶液物质的量浓度至少c(H2C2O4)==0.5 mol/L；

(3)从表中数据可知改变的条件是H2C2O4溶液的浓度；其他条件相同时，增大H2C2O4溶液的浓度，溶液褪色时间越短，说明反应速率增大；

(4)①由图乙可知反应开始后速率增大的比较快，说明生成物中的MnSO4(或Mn2+)为该反应的催化剂(或Mn2+对该反应有催化作用)；

②与实验1作对比实验，则实验1未加硫酸锰，实验4加入了硫酸锰，硫酸锰能够加快反应速率，缩短反应时间，若该小组同学提出的假设成立，由于实验1褪色时间是4 min，则实验实验4溶液褪色的时间小于4 min，从而说明Mn2+是催化剂。