Question

KMnO₄在实验室和工业生产中有广泛用途。

Ⅰ．某小组拟用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液(弱酸)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积变化)。限选试剂和仪器：0.20 mol/L H₂C₂O₄溶液、0.010 mol/L KMnO₄溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽。（已知：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O）

物理量 编号	V(0.20 mol/L H2C2O4溶液)/mL	V(蒸馏水)/mL	V(0.010 mol/L KMnO4溶液)/mL	m(MnSO4固体)/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	50
②	2.0	0	4.0	0	25
③	1.0	a	4.0	0	25
④	2.0	0	4.0	0.1	25

回答下列问题：

（1）完成上述反应原理的离子反应方程式_______________________。

（2）上述实验①②是探究____________对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则a为___________；乙是实验需要测量的物理量，则表格中“乙”应填写___________；上述实验②④是探究_________对化学反应速率的影响。

Ⅱ．某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性：KMnO₄>Cl₂>Br₂。限选试剂：KBr溶液、KMnO₄、浓盐酸、浓硫酸。

（3）装置d中观察到的现象为____________________；此实验装置的不足之处是无尾气吸收装置，请写出处理尾气的离子方程式_____________________。

Answer

（1）2MnO4－+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

（2）温度；1.0；t(溶液褪色时间)/s；催化剂

（3）溶液变为棕（橙）黄色；Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O

【解析】

试题分析：（1）酸性KMnO4溶液与H2C2O2发生氧化还原反应，MnO4-被还原为Mn2+，H2C2O2被氧化为CO2，结合离子方程式的电荷守恒和反应环境可知，要有H+参与反应，根据得失电子数守恒和电荷守恒来配平可得反应的离子方程式为2MnO4－+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

（2）当探究某一种因素对反应速率的影响时，必须保持其他影响因素一致，通过比较实验①②的反应条件可知，实验①②可探究温度对反应速率的影响；实验②③中的H2C2O4溶液的加入体积不同，故要探究H2C2O4溶液浓度不同对反应速率的影响，但反应体积溶液的总体积需相同，故应加入蒸馏水来确保溶液的总体积均为6mL，故甲应为V（蒸馏水）/mL，a的值为1.0；要准确描述反应速率的快慢，必须准确测得溶液褪色时间的长短，故乙要测量的物理量是溶液褪色的时间；实验②④中不同之处在于④中使用了催化剂硫酸锰，所以是探究催化剂对化学反应速率的影响；

（3）根据在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物，故要实验证明氧化性；KMnO4＞Cl2＞Br2，需用KMnO4将Cl2氧化出，用Cl2将Br2氧化出，故a中应放浓盐酸，c中放KMnO4溶液，通过KMnO4能将浓盐酸中的Cl-氧化为Cl2可证明氧化性KMnO4＞Cl2；d中放KBr溶液，通过Cl2与KBr溶液反应置换出Br2可以证明氧化性Cl2＞Br2，由于c中有氯气生成，即有黄绿色气体产生，在d中氯气将KBr溶液氧化为单质溴，溶液变为棕黄色，由于氯气有毒，故应有尾气处理装置，一般用氢氧化钠溶液吸收，反应的离子方程式为Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O。

【考点定位】本题考查了影响反应速率的因素的探究以及氧化还原反应的有关应用

【名师点晴】解答时应注意的是当探究某一种因素对反应速率的影响时，必须保持其他影响因素一致。另一个难点就是氧化还原反应方程式配平，氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平，解答时注意灵活应用。