Question

(16分)（一）某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應(yīng)來探究“外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過測(cè)定褪色所需時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢。限選試劑與儀器：0.20mol/LH2C2O4溶液，0.010mol/L 酸性KMnO4溶液，蒸餾水，錐形瓶，恒溫水浴槽，量筒，秒表。該小組設(shè)計(jì)了如下的方案。

物理量		H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	溫度/℃
	濃度/ mol·L-1	體積/mL	濃度/ mol·L-1	體積/mL
①	0	0.20	2.0	0.010	4.0	50
②	0	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③				0.010	4.0	25

（1）已知反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4轉(zhuǎn)化為MnSO4。為了觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為：n(H2C2O4)：n (KMnO4) ≥_______。

（2）請(qǐng)完成表格內(nèi)五處空白。

（3）實(shí)驗(yàn)③測(cè)得KMnO4溶液的褪色時(shí)間為40s，忽略混合前后溶液體積的微小變化，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO4）＝______________ mol·L-1·min-1。

（4）已知50℃時(shí)c(MnO4—)～反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如下圖。其中反應(yīng)速率最快的階段是_____，原因是 。

（二）利用下圖（a）和（b）中的信息，按圖（c）裝置（連通的A、B瓶中已充有NO2氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)�？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的_________（填“深”或“淺”），其原因是_________________________。

 

 

Answer 1

（一）（1）2：5或2.5；（2）

物理量	蒸餾水	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	溫度/℃
體積/mL	濃度/ mol·L-1	體積/mL	濃度/ mol·L-1	體積/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	0.20	1.0	0.010	4.0	25

（3）0.010或1.0×10-2；

（4）t1-t2, 隨著反應(yīng)2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑

的進(jìn)行研究，產(chǎn)生的MnSO4作為反應(yīng)的催化劑使反應(yīng)速率加快。

（二）根據(jù)圖(a)可知，H2O2分解放熱，使得B瓶中溫度升高，據(jù)圖(b)可知，2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，從而使NO2濃度增大，顏色加深。

【解析】

試題分析：（一）（1）根據(jù)反應(yīng)后H2C2O4轉(zhuǎn)化為CO2逸出，KMnO4轉(zhuǎn)化為MnSO4，利用化合價(jià)升降相等寫者 出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑；為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質(zhì)的量應(yīng)該少量，即c（H2C2O4）：c（KMnO4）≥5：2=2.5，

故答案為：2：5或2.5；

（2）①和②除了溫度不同，其他條件完全相同，是探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響；題干中只提供一種濃度的草酸，則只能在溶液總體積相等的情況下用蒸餾水將其調(diào)節(jié)成不同濃度，則設(shè)計(jì)五個(gè)空格的答案為：

物理量	蒸餾水	H2C2O4溶液	酸性KMnO4溶液	溫度/℃
體積/mL	濃度/ mol·L-1	體積/mL	濃度/ mol·L-1	體積/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	0.20	1.0	0.010	4.0	25

（3）草酸的物質(zhì)的量為：0.10mol?L-1×0.002L=0.0002mol，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.010mol?L-1×0.004L=0.00004mol，草酸和高錳酸鉀的物質(zhì)的量之比為：0.0002mol：0.00004mol=5：1，顯然草酸過量，高錳酸鉀完全反應(yīng)，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為：，這段時(shí)間內(nèi)平均反應(yīng)速率v（KMnO4）=，故答案為：0.010或1.0×10-2；

（4）根據(jù)圖中可知在o-t1,t1-t2,t2-t3,三段中c（KMnO4）的變化最大的是t1-t2, 故反應(yīng)速率最快的階段是t1-t2,原因是：隨著反應(yīng)2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑的進(jìn)行研究，產(chǎn)生的MnSO4作為反應(yīng)的催化劑使反應(yīng)速率加快。

（二）(2)由圖(a)可得熱化學(xué)方程式H2O2(l)= H2O(l)＋O2(g) ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0。由于H2O2的分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)[注意Fe2(SO4)3作催化劑]，故右邊燒杯中液體溫度高于左邊燒杯中液體溫度，則B瓶中氣體的溫度高于A瓶中氣體的溫度，升高溫度，2NO2(g) N2O4(g) 的平衡逆向移動(dòng)，c(NO2)增大，混合氣體顏色加深。故答案為：深 據(jù)圖(a)可知，H2O2分解放熱，使得B瓶中溫度升高，據(jù)圖(b)可知，2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，從而使NO2濃度增大，顏色加深。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素。