Question

某化学实验小组用酸性KMnO₄溶液与草酸（H₂C₂O₄）溶液反应，研究外界条件对反应速率的影响，实验操作及现象如下：

编号	实验操作	实验现象
I	向一支试管中先加入1 mL 0.01 mol/L酸性KMnO4溶液，再加入1滴3 mol/L硫酸和9滴蒸馏水，最后加入1 mL 0.1 mol/L草酸溶液	前10 min内溶液紫色无明显变化，后颜色逐渐变浅，30 min后几乎变为无色
II	向另一支试管中先加入1 mL 0.01 mol/L酸性KMnO4溶液，再加入10滴3 mol/L硫酸，最后加入1 mL 0.1 mol/L草酸溶液	80 s内溶液紫色无明显变化，后颜色迅速变浅，约150 s后几乎变为无色

（1）写出高锰酸钾与草酸反应的离子方程式：______________________________。

（2）由实验I、II可得出的结论是_______________________________。

（3）关于实验II中80 s后溶液颜色迅速变浅的原因，该小组提出猜想：反应中生成的Mn²⁺对该反应有催化作用。利用提供的试剂设计实验III，验证猜想。提供的试剂：0.01 mol/L酸性 KMnO₄溶液，0.1 mol/L草酸溶液，3 mol/L硫酸，MnSO₄溶液，MnSO₄固体，蒸馏水补全实验III的操作：向试管中先加入1 mL 0.01 mol/L酸性KMnO₄溶液，_______，最后加入1 mL 0.1 mol/L草酸溶液。

（4）该小组拟采用如图所示的实验方案继续探究KMnO₄溶液浓度对反应速率的影响。你认为他们的实验方案______（填“合理”或“不合理”），理由是___________。

Answer

5H2C2O4＋2MnO4-＋6H+==2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O 其他条件相同时，H+（或硫酸）浓度越大，反应速率越快 再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固体 不合理 KMnO4溶液浓度不同，溶液起始颜色深浅不同，无法通过比较褪色时间长短判断反应快慢

【解析】

⑴高锰酸钾与草酸反应生成锰离子、二氧化碳、水。

⑵实验I、II其他条件相同，只是氢离子浓度不相同，氢离子浓度越大，变色所需时间越短，反应速率越快。

⑶为了验证实验II中80 s后溶液颜色迅速变浅的是否有锰离子其催化作用，应其他条件相同，只改变锰离子的量。

⑷高锰酸钾浓度不同，则高锰酸钾溶液颜色深浅不同，不能通过褪色时间长短来判断应快慢。

⑴高锰酸钾与草酸反应生成锰离子、二氧化碳、水，其离子方程式：5H2C2O4＋2MnO4－＋6H+ = 2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O；故答案为：5H2C2O4＋2MnO4－＋6H+ = 2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O。

⑵实验I、II其他条件相同，只是氢离子浓度不相同，氢离子浓度越大，变色所需时间越短，反应速率越快，因此实验I、II可得出的结论是其他条件相同时，H+(或硫酸)浓度越大，反应速率越快；故答案为：其他条件相同时，H+(或硫酸)浓度越大，反应速率越快。

⑶为了验证实验II中80 s后溶液颜色迅速变浅的是否有锰离子其催化作用，应其他条件相同，只改变锰离子的量，因此向试管中先加入1 mL 0.01 mol∙L−1酸性KMnO4溶液，再加入10滴3 mol∙L−1硫酸，然后加入少量MnSO4固体，最后加入1 mL 0.1 mol∙L−1草酸溶液；故答案为：再加入10滴3 mol∙L−1硫酸，然后加入少量MnSO4固体。

⑷由于高锰酸钾浓度不同，则高锰酸钾溶液颜色深浅不同，不能通过褪色时间长短来判断应快慢，因此他们的实验方案不合理；故答案为：不合理；KMnO4溶液浓度不同，溶液起始颜色深浅不同，无法通过比较褪色时间长短判断反应快慢。