Question

已知用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液能与KMnO₄溶液反应。某化学小组研究发现，少量MnSO₄可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：

（1）常温下，探究不同的初始pH和草酸溶液浓度对反应速率的影响，设计如下实验，则A=________，C=___________，E=___________

实验编号	温度	初始pH	0.1mol/L草酸溶液体积/mL	0.01mol/LKMnO4 溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL	待测数据(混合液褪色时间/s)
①	常温	1	20	50	30	t1
②	常温	A	B	C	30	t2
③	常温	2	40	D	E	t3

（2）该反应的离子方程式_____________________________。

（3）若t₁＜t₂，则根据实验①和②得到的结论是________________________。

（4）小组同学发现每组实验反应速率随时间的变化总是如图，其中t₁～t₂时间内速率变快的主要原因可能是：①__________________；②_________________。

（5）化学小组用滴定法测定KMnO₄溶液物质的量浓度：取ag草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O，摩尔质量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄酸化，再用KMnO₄溶液滴定至终点，重复滴定三次，平均消耗KMnO₄溶液VmL。滴定到达终点的现象是：__________；实验中所需的定量仪器有__________（填仪器名称）。该KMnO₄溶液的物质的量浓度为________mol/L。

Answer

（1）A=2，C=50，E=10

（2）5H2C2O4＋2MnO4-＋6H+＝10CO2↑＋2Mn2+＋8H2O

（3）其他条件相同时，溶液的初始pH越小，该反应的反应速率越快

（4）①该反应放热；②产物Mn2＋是反应的催化剂

（5）滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液呈浅紫红色，且30秒内不恢复；托盘天平、250mL容量瓶、酸式滴定管；（1×3=3分）20a/63V 或0.32aV

【解析】

试题分析：（1）①②实验要求控制KMnO4 溶液初始浓度相同，则KMnO4 溶液的体积为50mL，只是溶液的pH不同，根据表格的数据可知A=2，E= 50；②③溶液的pH相同，但是草酸溶液浓度不同；由于草酸溶液的体积取40mL，为了使溶液的体积是50mL，所以E=10；（2）草酸与高锰酸钾反应是锰离子和二氧化碳、水，其反应的离子方程式为：5H2C2O4＋2MnO4-＋6H+＝10CO2↑＋2Mn2+＋8H2O；（3）实验①和②只有pH不同，其它条件都相同，而且t1 ＜t2 ，说明溶液的pH对该反应的速率有影响，其他条件相同时，溶液的初始pH越小，该反应的反应速率越快；（4）在t1～t2时间内速率变快的主要原因可能是①该反应是放热反应，放出的热量使化学反应速率加快；②反应产物Mn2＋是该反应的催化剂，使该化学反应速率加快；（5）高锰酸钾本身有颜色，故不需要另加指示剂，草酸反应完毕，加入最后一滴KMnO4 溶液，溶液变为红色，红色30s内不褪去，说明滴定到终点；实验中所需的定量仪器有称量固体用托盘天平、配制250ml溶液用250mL容量瓶、量取KMnO4 溶液和草酸溶液用到酸式滴定管；c(草酸)= (ag÷126g/mol)÷0.25L=4a/126mol/L；根据方程式可得关系式5H2C2O4～2MnO4-；n(草酸)= 4a/126mol/L×0.025L，所以n(MnO4-)=2/5n(H2C2O4)= 2/5×4a/126mol/L×0.025L，所以c(MnO4-)= n(MnO4-)/V= 2/5×4a/126mol/L×0.025L÷(V×10-3)L=20a/63V。

【考点定位】考查化学实验方案的设计、滴定方法在测定物质的量浓度的应用的知识。

【名师点睛】在进行化学实验方案设计研究某条件对化学反应速率或化学平衡移动的影响时，一般采用控制变量的方法，即使其他反应条件都相同，只改变某一个反应条件，看物质浓度或含量的变化，并进行分析、比较、判断。草酸与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应时，可根据高锰酸钾被还原产生的Mn2+的水溶液是无色的，当草酸反应完全后不再消耗高锰酸钾，溶液就会由无色变为紫色，利用物质本身的颜色变化进行分析判断，不需要外加指示剂。当溶液由无色变为紫色，半分钟内不变为无色判断。利用溶液有均一性，溶液各处的浓度相等，利用反应消耗的各种溶液的体积，根据反应方程式中二者反应的物质的量关系，用已知物质的物质的量计算未知物质的物质的量，再结合计算器物质的量浓度。