Question

某化学实验小组用酸性 KMnO₄ 溶液和草酸(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
	向一支试管中先加入 1mL 0.01 mol/L 酸性KMnO4 溶液，再加入 1 滴 3mol/L 硫酸和 9 滴蒸馏水，最后加入1mL 0.1mol/L 草酸溶液	前 10min 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 1mL 0.01mol/L 酸性KMnO4 溶液，再加入 10 滴 3mol/L 硫酸，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液	80s 内溶液紫色无明显变化，后颜色迅速变浅，约150s 后几乎变为无色

(1)将高锰酸钾与草酸反应的离子方程式补充完整__________：

□MnO +□H₂C₂O₄ + □    =  □Mn²⁺ +□    +□H₂O

(2)由实验 I、Ⅱ可得出的结论是_____。

(3)关于实验Ⅱ中 80s 后溶液颜色迅速变浅的原因，该小组提出了猜想：该反应中生成的 Mn²⁺ 对反应有催化作用。设计实验 Ⅲ，验证猜想。

① 补全实验Ⅲ的操作：

向试管中先加入 1mL 0.01mol/L 酸性 KMnO₄ 溶液，_____，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液。

②若猜想成立，应观察到的实验现象是________。

Answer

2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O 氢离子(或H2SO4)浓度越大，反应速率越大 再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固体 加入草酸后，溶液迅速褪色

【解析】

酸性高锰酸钾溶液有强氧化性，草酸有还原性，二者发生氧化还原反应，因此高锰酸钾溶液会褪色，高锰酸钾溶液褪色速率越快，反应速率越快，从而得出外界条件对该反应速率的影响。

(1)MnO中的Mn元素化合价从+7降低到+2，MnO作氧化剂，则H2C2O4作还原剂，其氧化产物为CO2。Mn元素化合价降低了5，C元素化合价从+3升高到+4，升高了2×1=2，根据得失电子守恒得：MnO和Mn2+前配2，H2C2O4前配5，CO2前配10，结合电荷守恒、溶液为酸性可知反应物缺项为6H+，再结合原子守恒可知生成物H2O前配8，最终结果为：2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案为；2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(2)对比实验I、Ⅱ，高锰酸钾的量相同，加入酸的量不同，总体积几乎相同，则氢离子(或H2SO4)浓度不同，Ⅱ中氢离子(或H2SO4)浓度较大，反应速率越快，所以结论为：氢离子(或H2SO4)浓度越大，反应速率越大，故答案为：氢离子(或H2SO4)浓度越大，反应速率越大；

(3)①根据控制变量法的原则，若要验证Mn2+对该反应有催化作用，在控制其条件相同的条件下，加一组实验Ⅱ的对比实验，该组实验中除其它步骤和实验Ⅱ相同外，加入少量MnSO4固体，观察实验现象。因此操作为：向试管中先加入 1mL 0.01mol/L 酸性 KMnO4 溶液，再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固体，最后加入 1mL 0.1mol/L 草酸溶液，故答案为：再加入10滴3 mol/L硫酸，然后加入少量MnSO4固体；

②若Mn2+对反应有催化作用，加入草酸后，溶液迅速褪色，故答案为：加入草酸后，溶液迅速褪色。