Question

12．用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄，二元弱酸）溶液能將KMnO₄溶液中的MnO₄^-轉(zhuǎn)化為Mn²⁺．某化學小組研究發(fā)現(xiàn)，少量MnSO₄可對該反應起催化作用．為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下：
（1）常溫下，控制KMnO₄溶液初始濃度相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和草酸溶液用量，做對比實驗，請完成以下實驗設計表．

實驗 編號	溫度	初始pH	0.1mol/L 草酸溶液/mL	0.01mol/L KMnO4溶的 體積/mL	蒸餾水 體積/mL	待測數(shù)據(jù)（反應混合液褪色 時間/s）
①	常溫	1	20	50	30	t1
②	常溫	2	20	50	30	t2
③	常溫	2	40	a	b	t3

表中a、b的值分別為：a=50、b=10
（2）該反應的離子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（3）若t₁＜t₂，則根據(jù)實驗①和②得到的結論是溶液的pH對該反應的速率有影響．
（4）請你設計實驗④驗證MnSO₄對該反應起催化作用，完成表中內(nèi)容．

實驗方案（不要求寫出具體操作過程）	預期實驗結果和結論
	若反應混合液褪色時間小于實驗①中的t1，則MnSO4對該反應起催化作用（若褪色時間相同，則MnSO4對該反應無催化作用）

（5）某化學小組用滴定法測定KMnO₄溶液物質(zhì)的量濃度：取W g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O，其摩爾質(zhì)量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液置于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄酸化，再用KMnO₄溶液滴定至終點，重復滴定兩次，平均消耗KMnO₄溶液
V mL．請回答下列問題：
①該測定方法中不需要（填“需要”或“不需要”）加入指示劑；
②計算得KMnO₄溶液的c（KMnO₄）=$\frac{20w}{63V}$ mol/L．（請寫出最后化簡結果）

Answer 1

分析 （1）實驗要求控制KMnO₄溶液初始濃度相同，根據(jù)總體積為100mL，計算水的體積；
（2）草酸與高錳酸鉀反應是錳離子和二氧化碳、水；
（3）實驗①和②只有pH不同，其它條件都相同；
（4）控制其他反應條件與實驗①相同，加硫酸錳進行對比實驗；
（5）①草酸反應完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點；
②先求出醋酸的濃度，再由關系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄計算．

解答 解：（1）實驗要求控制KMnO₄溶液初始濃度相同，則KMnO₄溶液的體積為50mL，總體積為100mL，則水的體積10mL；
故答案為：50；10；
（2）草酸與高錳酸鉀反應是錳離子和二氧化碳、水，其反應的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（3）實驗①和②只有pH不同，其它條件都相同，而且t₁＜t₂，說明溶液的pH對該反應的速率有影響，
故答案為：溶液的pH對該反應的速率有影響；
（4）控制其他反應條件與實驗①相同，加硫酸錳進行對比實驗，若反應混合液褪色時間小于實驗①中的t₁，則MnSO₄對該反應起催化作用（若褪色時間相同，則MnSO₄對該反應無催化作用）；
故答案為：

實驗方案（不要求寫具體操作過程）	預期實驗結果和結論
往反應混合液中加入少量MnSO4固體，控制其他反應條件與實驗①相同，進行對比實驗	若反應混合液褪色時間小于實驗①中的t1，則MnSO4對該反應起催化作用（若褪色時間相同，則MnSO4對該反應無催化作用）

；
（5）①高錳酸鉀本身有顏色，故不需要另加指示劑，草酸反應完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點，所以不需要加指示劑；
故答案為：不需要；
②c（草酸）=$\frac{\frac{wg}{126g/mol}}{0.25L}$=$\frac{4w}{126}$mol/L，
由關系式 2KMnO₄ ～5H₂C₂O₄
                  2                    5
      cmol•L^-1×V×10^-3L     $\frac{4w}{126}$mol/L×25×10^-3mol
c=$\frac{20w}{63V}$mol/L，
故答案為：$\frac{20w}{63V}$．

點評 本題主要結合實驗考查了影響化學反應速率的因素，題目難度中等，注意掌握溫度、濃度、催化劑對化學反應速率的影響，在用對照試驗來探究外界條件對反應速率的影響時，必須保證其他影響反應速率的條件一致；側重于考查學生的分析能力和計算能力．