Question

Ⅰ.测定化学反应速率

某同学利用如图装置测定化学反应速率。

(已知：S₂O₃^2-+2H⁺=H₂O+S↓+SO₂↑)

（1）为保证实验准确性、可靠性，利用该装置进行实验前应先进行的步骤是__；除如图所示的实验用品、仪器外，还需要的一件实验仪器是__。

（2）若在2min时收集到224mL(已折算成标准状况)气体，可计算出该2min内H⁺的反应速率，而该测定值比实际值偏小，其原因是___。

Ⅱ.为探讨化学反应速率的影响因素

某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。已知：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O

实验时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。限选试剂与仪器：0.20mol/LH₂C₂O₄溶液，0.010mol/L酸性KMnO₄溶液，蒸馏水，锥形瓶，恒温水浴槽，量筒，秒表。该小组设计了如下的方案。

物理量	水	H2C2O4溶液	酸性KMnO^4溶液	温度/℃
体积/mL	浓度/mol•L^-^1	体积/mL	浓度/mol•L^-^1	体积/mL
①	0	0.20	2.0	0.010	4.0	50
②	0	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③			1.0	0.010	4.0	25

（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，KMnO₄转化为MnSO₄。为了观察到紫色褪去，H₂C₂O₄与KMnO₄初始的物质的量需要满足的关系为：n(H₂C₂O₄)：n(KMnO₄)≥__。

（2）实验③测得KMnO₄溶液的褪色时间为40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反应速率v（KMnO₄）=__mol·L^-1·min^-1。

（3）请完成表格内二处空白__、__。

（4）已知50℃时c(MnO₄^-)～反应时间t的变化曲线如图。其中反应速率最快的阶段是__，原因是___。

Answer

检查装置的气密性 秒表 SO2会部分溶于水，导致所测得SO2体积偏小 2.5 0.010 1.0 0.20 t1～t2 生成物MnSO4是该反应的催化剂

【解析】

I．（1）从实验装置可知，本实验是通过测量在一个时间段内所收集到的气体的体积来测定反应速率，所以先要检查装置的气密性，实验仪器还需要秒表；

（2）SO2易溶于水，导致所测得的SO2的体积偏小；

II．（1）根据“观察到紫色褪去”必须满足高锰酸钾的物质的量小于草酸的物质的量解得二者浓度关系；

（2）先根据醋酸和高锰酸钾的物质的量判断过量，然后根据不足量及反应速率表达式计算出反应速率；

（3）由于高锰酸钾和草酸的浓度均相同，为了探究不同浓度对反映速率的影响，需要加水改变草酸的浓度；

（4）从图象可以看出t1-t2阶段斜率最大，c（MnO4-）变化最大，说明此时段反应速率最快，由于浓度变小，可以推测是催化剂的影响；

I．（1）从实验装置可知，本实验是通过测量在一个时间段内所收集到的气体的体积来测定反应速率，所以先要检查装置的气密性，实验仪器还需要秒表；答案为检查装置的气密性；秒表。

（2）SO2易溶于水，导致所测得的SO2的体积偏小，则据此计算出的△n（H+）和△C（H+）以及V（H+）会变小；答案为SO2会部分溶于水，导致所测得SO2体积偏小。

II．（1）H2C2O4中碳元素的化合价为+3价,变成二氧化碳后化合价总共升高了2(4-3)价,所以每消耗1molH2C2O4转移2mol电子;为了观察到紫色褪去,高锰酸钾的物质的量应该少量,即n(H2C2O4):n(KMnO4)⩾=2.5；答案为2.5。

（2）由表中数据可知，实验③H2C2O4的体积只有1mL，所以应加水1mL才能使三组实验的体积一样，草酸的物质的量为：0.20mol⋅L−1×0.001L=0.0002mol,高锰酸钾的物质的量为：0.010mol⋅L−1×0.004L=0.00004mol,草酸和高锰酸钾的物质的量之比为：0.0002mol:0.00004mol=5:1,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：=，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)= =0.010mol⋅L−1⋅min−1；

答案为0.010 mol⋅L−1⋅min−1。

（3）通过上述分析，表格内二处空白分别为水1mL，H2C2O4浓度为0.2mol/L；

答案为1mL，0.2mol/L。

（4）从图象可以看出t1-t2阶段斜率最大,c(MnO4-)变化最大，说明此时段反应速率最快，由于反应物的浓度变小，可以推测是催化剂的影响，可推测是生成物做了催化剂；

答案为t1-t2；生成物MnSO4是该反应的催化剂。