Question

某化学兴趣小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：

【实验原理】2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄ == K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂↑ + 8H₂O

【实验内容及记录】

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
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4

请回答：

（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是                     。

（2）利用实验1数据计算，用KMnO₄的浓度变化表示反应速率 v(KMnO₄)=              。

（3）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，如图甲所示。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乙所示。 该小组同学根据图乙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，并选择表中空白处应加入的物质。

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固体	室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min
0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
4	3.0	2.0	3.0	2.0

A．KMnO₄       B．H₂C₂O₄      C．K₂SO₄        D．MnSO₄

③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是                    。

Answer

（1）其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大

（2）1.5×10-2mol·L-1·min-1或0.015 mol·L-1·min-1

（3）①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) ②D

③实验4与实验1比较，溶液褪色所需时间短 或：溶液褪色所用时间(t)小于4min（或其他合理答案）

【解析】

试题分析：（1）从表中数据，可知改变的条件是KMnO4浓度，其他条件相同时，增大KMnO4浓度，褪色时间变短，则反应速率增大。

（2）草酸的物质的量为：0.6mol/L×0.003L=0.0018mol，高锰酸钾的物质的量为：0.2mol/L×0.003L=0.0006mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为：0.0018mol：0.0006mol=3：1，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为：＝0.06mol/L，这段时间内平均反应速率v（KMnO4）=0.06mol/L÷4min=1.5×10-2 mol/（L•min）。

（3）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。

②与实验1作对比实验，则加入的硫酸锰的量不同，其它条件必须相同，所以加入的少量固体为MnSO4，答案选D。

③若该小组同学提出的假设成立，则反应速率加快，溶液褪色的时间小于4min，从而说明Mn2+是催化剂。

【考点定位】本题主要是考查探究影响化学反应速率的因素

【名师点晴】该题的答题关键是注意利用控制变量法进行分析解答。由于影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。