Question

某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．实验条件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.01mol•L^-1、0.001mol•L^-1，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K．每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均为2mL．
（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

实验编号	T/K	催化剂的用量/g	KMnO4酸性溶液的浓度/mol•L^-1	实验目的
①	298	0.5	0.01	（Ⅰ）实验①和②探究KMnO4酸性溶液的浓度对该反应速率的影响； （Ⅱ）实验①和______探究温度对该反应速率的影响； （Ⅲ）实验①和______探究催化剂对该反应速率的影响；）
②	______	______	______
③	______	______	______
④	______	______	______

（2）某同学对实验①和②分别进行三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

KMnO4酸性溶液 的浓度/mol•L^-1	溶液褪色所需时间 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

计算用0.001mol•L^-1 KMnO₄酸性溶液进行实验时KMnO₄的平均反应速率______（忽略混合前后溶液的体积变化，写出计算过程）．
（3）若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？______．若不可行（若认为可行则不填），请设计可以通过直接观察褪色时间长短来判断的改进方案：______．

Answer

（1）根据实验的目的和影响化学反应速率的因素来设计实验；
（2）根据0.01KMnO4酸性溶液前后三次褪色时间差距较大，应舍去，所以用0.001KMnO4酸性溶液三次褪色来计算：先求出反应开始时c（KMnO4），然后求出三次褪色的平均时间，最后根据ν（KMnO4）=来求解；
（3）根据KMnO4的物质的量不同来分析；
【解析】
（1）由实验目的可知，探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响，
则实验①②的温度、催化剂的用量相同，只有浓度不同；实验①③中只有温度不同，其他条件相同；实验①④中只有催化剂的用量不同，其他条件相同，故答案为：

实验编号 T/K 催化剂的用量/g KMnO4酸性溶液的浓度/mol•L-1 实验目的
① 298 0.5 0.01 （Ⅰ）实验①和②探究KMnO4酸性溶液的浓度对该反应速率的影响；
（Ⅱ）实验①和③探究温度对该反应速率的影响；
（Ⅲ）实验①和④探究催化剂对该反应速率的影响；）
② 298 0.5 0.001
③ 323 0.5 0.01
④ 298 0.01

（2）反应开始时：c（KMnO4）==0.00067 mol•L-1
                 反应时间：△t==6.7min  
KMnO4的平均反应速率：ν（KMnO4）===1×10-4 mol•L-1•min-1．
（3）因根据直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系，需满足高锰酸钾的物质的量相同，浓度不同的草酸溶液，故答案为：不可行；取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．