Question

酸性 KMnO₄ 溶液能与草酸(H₂C₂O₄)溶液反应。某化学探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的 方法来研究影响反应速率的因素。

I.实验前首先用浓度为 0.1000 mol/L 酸性 KMnO₄ 标准溶液滴定未知浓度的草酸溶液。

（1）写出滴定过程中发生反应的离子方程式            。

（2）下列有关一定物质的量浓度溶液配制的说法中正确的是          。

A．把 15.8 g KMnO₄ 固体溶于 1 L 水中所得溶液物质的量浓度为 0.1 mol/L

B．把 0.01 mol KMnO₄ 固体投入 100 mL 容量瓶中加水至刻度线，充分振荡后，浓度为 0.1 mol/L

C．需要 90 mL 0.1 mol/L 的 KMnO₄ 溶液，应准确称量 KMnO₄ 固体 1 58 g

D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏高

II.通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为 0.2000 mol/L。用该草酸溶液按下表进行后续实验(每次实验草酸溶液的用量均为 8.00 mL)。

实验编号	温度(℃)	催化剂用量(g)	酸性高锰酸钾 溶液
体积(mL)	浓度(mol/L)
1	25	0.5	4.00	0.1000
2	50	0.5	4.00	0.1000
3	25	0.5	4.00	0.0100
4	25	0	4.00	0.1000

（3）写出表中实验 1 和实验 2 的实验目的：             。

（4）该小组同学对实验 1 和实验 3 分别进行了三次实验，测得以下实验数据(从混合振荡均匀开始计时)：

实验 编号	溶液褪色所需时间 (min)
第 1 次	第 2 次	第 3 次
1	14.0	13.0	11.0
2	6.5	6.7	6.8

分析上述数据后得出“其他条件相同时，酸性高锰酸钾溶液的浓度越小，褪色时间就越短，即反应速率就越快”的结论。甲同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题，从而得到了错误的实验结论，甲同学改进了实验方案，请简述甲同学改进 的实验方案______________。

（5）该实验中使用的催化剂应选择 MnSO₄ 并非 MnCl₂，原因可用离子方程式表示为________。

III.工业上可用软锰矿(主要成分为 MnO₂)经下列生产过程制备高锰酸钾。

①由软锰矿提取得到 MnO₂，然后在 MnO₂、KOH 的熔融混合物中通入空气可制得锰酸钾(K₂MnO₄)；

②向锰酸钾溶液中通入CO₂可获得高锰酸钾。

（6）第①步生产过程中，在熔融混合物中通入空气时发生反应的化学方程式：______________。

（7）向锰酸钾溶液中通入CO₂可获得高锰酸钾，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________________。

Answer

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

（2）C；（3）探究温度不同对反应速率的影响；

（4）其它条件相同时，利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应，测量溶液褪色时间；

（5）2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O；

（6）2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O；（7）2:1

【解析】

试题分析：（1）高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5：2，故反应的方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

（2）A．15.8gKMnO4物质的量为0.1mol，溶于1L水中所得溶液的体积大于1L，故A错误；B．固体应先在烧杯中溶解，然后转移入容量瓶，不能在容量瓶中溶解，故B错误；C．需要90mL的溶液，因为没有90mL容量瓶，故需要100mL容量瓶，经计算得知：配制0.1mol/L的KMnO4溶液，应准确称量固体1.58g，故C正确；D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏低，故D错误，故选C；

（3）Ⅱ实验1、2反应物用量完全相同，只有温度不同，目的就在于探究温度不同对反应速率的影响；故答案为；探究温度不同对反应速率的影响；

（4）因根据表格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：其它条件相同时，利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应，测量溶液褪色时间；

（5）酸性条件下，高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气，自身被还原成二价锰离子，反应方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=5Cl2↑+2Mn2++8H2O，故答案为：2MnO4-+10Cl-+16H+= 5Cl2↑+2Mn2++ 8H2O；

III．（6） 由工艺流程转化关系可知，MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生反应生成K2MnO4，根据元素守恒还应生成水．反应中锰元素由+4价升高为+6价，总升高2价，氧元素由0价降低为-2价，总共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，所以MnO2系数2，O2系数为1，根据锰元素守恒确定K2MnO4系数为2，根据钾元素守恒确定KOH系数为4，根据氢元素守恒确定H2O系数为2，所以反应化学方程式为2MnO2+4KOH+O2 2K2MnO4+2H2O，故答案为：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O；

（7）向锰酸钾溶液中通入可获得高锰酸钾，反应的化学方程式为3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+ MnO2+2K2CO3，反应中氧化产物为KMnO4，还原产物为MnO2，物质的量之比为2:1，故答案为：2:1。

【考点定位】考查探究影响化学反应速率的因素

【名师点晴】本题考查了探究温度、浓度对反应速率的影响、浓度随时间变化的曲线，题目难度中等，试题侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。本题的难点和易错点是（7）中反应方程式的书写。