Question

某小组利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡，混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案：

编号	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	温度/℃
浓度（mol/L）	体积/mL	浓度（mol/L）	体积/mL
①	0.10	2.0	0.01	4.0	25
②	0.20	2.0	0.01	4.0	25
③	0.20	2.0	0.01	4.0	50

（1）已知反应后H₂C₂O₄转化为CO₂逸出，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）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是_______  （填编号，下同），可探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是 ________.

（3）实验①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)=_______。

Answer

≥2.5 ②和③ ①和② 0.010mol•L-1•min-1

【解析】

(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)根据探究温度对反应速率影响时除了温度外其它条件必须相同判断；根据体积浓度对反应速率影响时除了浓度不同，其他条件必须完全相同分析；

(3)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。

(1)根据反应后H2C2O4转化为CO2逸出，KMnO4转化为MnSO4，利用化合价升降相等得反应的化学方程式为：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑，为了观察到紫色褪去，高锰酸钾的物质的量不宜过量，即n(H2C2O4)：n(KMnO4)≥=2.5；

(2)探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是：②和③；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②；

(3)草酸的物质的量为：0.10mol•L-1×0.002L=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=0.010mol/L，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)==0.010mol•L-1•min-1。