Question

（16分）草酸（H₂C₂O₄）溶液与酸性KMnO₄溶液反应时，溶液褪色总是先慢后快，某学习小组探究反应过程中使褪色加快的主要原因，过程如下:

【查阅资料】KMnO₄溶液氧化H₂C₂O₄的反应历程为：

【提出假设】假设1: 该反应为放热反应         

假设2:反应生成的Mn^2＋对该反应有催化作用

假设3: K⁺对该反应有催化作用      

该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是                    

【设计、完成实验】

（1）称取       g草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O），配置500mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液。

① 在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和             。

② 下列操作会使所配溶液浓度偏低的是       (填下列选项的字母序号）。

A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘       

B．定容时俯视刻度线

C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水

D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容

（2）完成探究，记录数据

实验 编号	烧杯中所加试剂及用量（mL）	控制条件	溶液褪 色时间 (s)
0.10mol/L H2C2O4溶液	等浓度 KMnO4溶液	H2O	0.50mol/L 稀硫酸
1	30	20	30	20		18
2	30	20	30	20	水浴控制温度65℃	15
3	30	20	30	20	加入少量MnSO4固体	3.6
4	30	20	x	20	加入5mL 0.10mol/L K2SO4溶液	18

则x =                ，假设           成立

（3）由于KMnO₄能氧化水中有机物等因素，配制好稳定的KMnO₄溶液，其浓度需标定。取10.00 mL 0.10mol/L H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入10mL 0.50mol/L稀硫酸，用（2）中KMnO₄溶液滴定至锥形瓶中恰好呈浅紫色，且半分钟不褪色，记录数据，平行三次实验，平均消耗KMnO₄溶液40.00 mL，

则草酸溶液与酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为：                             。

上述实验中KMnO₄溶液的物质的量浓度为                              

Answer

（16分）

【提出假设】 随反应物浓度降低，反应速率减慢 （2分）

【设计、完成实验】（1）6.3g（2分） 500ml容量瓶（2分） A、D （2分）

（2）25ml（2分） 2（1分）

（3）5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋=10CO2＋2Mn2＋＋8H2O（2分） 0.010mol/L（3分）

【解析】

试题分析：【提出假设】该小组同学未提出浓度使反应速率加快的假设，原因是反应开始时物质的浓度大，随反应物浓度降低，反应速率也应该减慢，因此不可能是浓度对速率的影响；

【设计、完成实验】；（1）n(H2C2O)= 0.5L ×0.10mol/L=0.05mol,所以m(H2C2O4·2H2O)= 0.05mol×126g/mol=6.3g,因此要称取6.3g草酸晶体（H2C2O4·2H2O），来配制500mL 0.10mol/L H2C2O4溶液。① 因为要称量6.3g固体物质，要配制500mL溶液，在上述过程中必须用到的2种定量仪器是托盘天平和500ml容量瓶；② A．称取草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘，则药品的质量偏少，溶质的物质的量偏少，因此使溶液的浓度偏低，正确；B．定容时俯视刻度线，则溶液的体积偏小，是溶液的浓度偏高，错误；C．将烧杯中溶液转移到容量瓶之前，容量瓶中有少量蒸馏水，不会引起溶液浓度的变化，错误；D．摇匀后，发现溶液液面低于刻度线，立即用胶头滴管加水再定容，则溶液的体积偏大，是所配溶液的浓度偏低，正确；（2）根据表格数据可知：4与3不同之处就是4中含有一定量的K2SO4溶液，其它都应该相同，忽略溶液的体积变化，则x应该是加入25ml的水；根据1、2可知温度对溶液的褪色时间影响并不大，说明假设1，不成立；根据1、3可知当溶液中含有少量的Mn2＋时反应速率大大加快，说明Mn2＋对该反应影响大，是反应的催化剂，假设2成立；根据1、4比较可知K+对该反应无影响，假设3错误。（3）草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋=10CO2＋2Mn2＋＋8H2O；n(H2C2O4)= 0.01L× 0.10mol/L=0.001mol,则根据方程式中物质之间的关系可知n(MnO4－)=2/5 n(H2C2O4)=0.0004mol,所以c(MnO4－)= n(MnO4－)÷V=0.0004mol÷0.04L=0.010mol/L.

考点：考查物质的量浓度的溶液的配制的仪器的使用、误差分析、实验数据的处理、滴定法在物质浓度的计算中的应用的知识。