Question

【題目】I某研究性學(xué)習(xí)小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反應(yīng)探究“外界條件的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn) 序號(hào)	實(shí)驗(yàn) 溫度/K	有關(guān)物質(zhì)					溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/s
		酸性KMnO4溶液		H2C2O4溶液		H2O
		V/mL	c/mol﹒L-1	V mL	c/mol﹒L-1	V/mL
A	293	2	0.02	4	0.1	0	t1
B	T1	2	0.02	3	0.1	V1	8
C	313	2	0.02	V2	0.1	1	t2

（1）寫出草酸與高錳酸鉀反應(yīng)的離子方程式____________________________________。

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)A、B，可探究出________（填外部因素）的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，其中V1=________、T1=________；通過(guò)實(shí)驗(yàn)________（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)）可探究出溫度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，其中V2=________。

（3）若t1<8，則由此實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是______________________________________；忽略溶液體積的變化，利用實(shí)驗(yàn)B中數(shù)據(jù)計(jì)算，0-8s內(nèi)，用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率v(KMnO4)________。

Ⅱ催化劑在生產(chǎn)和科技領(lǐng)域起到重大作用。某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，用控制變量法比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果。請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：

（4）定性某同學(xué)通過(guò)觀察甲中兩支試管產(chǎn)生氣泡的快慢，由此得出Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果，該結(jié)論_____填 （“合理”或“不合理”），原因________________。

（5）向50ml H2O2溶液中加入0.10molMnO2粉末，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

①實(shí)驗(yàn)中放出氣體的總體積是 __________mL。

②H2O2的初始物質(zhì)的量濃度是____________(保留2位有效數(shù)字)。

③a、d兩段反應(yīng)速率大小的順序?yàn)?/span>_____>_____，原因_____________________________。

Answer 1

【答案】2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O 濃度 1 293 BC 3 其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大 8.3×10-4mol﹒L-1﹒s-1 不合適 陰離子不相同 60 0.11mol/L d a 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2O2濃度減小，反應(yīng)速率變慢。

【解析】

（1）草酸與高錳酸鉀反應(yīng)生成二氧化碳和錳鹽；

（2）A、B應(yīng)控制溫度相同，探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，B、C溫度不同可探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，研究某種因素對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，需要保證氣體條件相同；

（3）若t1＜8，則濃度越大，反應(yīng)速率越大；結(jié)合v=計(jì)算；

（4）比較反應(yīng)速率的大小可通過(guò)生成氣泡的快慢來(lái)判斷，比較金屬陽(yáng)離子的催化效果要排除陰離子的干擾；

（5）①根據(jù)圖象確定生成氧氣的體積；

②根據(jù)氧氣的量計(jì)算雙氧水的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=計(jì)算雙氧水的物質(zhì)的量濃度；

③根據(jù)圖象結(jié)合v=知，a、b、c、d各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)椋?/span>d＞c＞b＞a；

反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。

（1）草酸與高錳酸鉀反應(yīng)生成二氧化碳和錳鹽，離子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2+8H2O。

（2）實(shí)驗(yàn)A、B，滴加H2C2O4溶液的體積不等，故實(shí)驗(yàn)A、B可探究出H2C2O4濃度的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響；

據(jù)實(shí)驗(yàn)A可知，保證溶液的總體積為6mL，B中H2C2O4溶液3mL，故需加水6mL-2mL-3mL=1mL；

A、B研究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，需要溫度相同，故T1=293；

B、C溫度不同，要探究出溫度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，其余條件相同，則V2=6mL-2mL-1mL=3mL；

（3）若t1＜8，則由此實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大；

根據(jù)實(shí)驗(yàn)B中數(shù)據(jù)可知，高錳酸鉀完全反應(yīng)需要的時(shí)間為8s，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.02mol·L-1×0.002L=0.00004mol，混合后溶液中高錳酸鉀的濃度為0.00004mol÷0.006L=×10-3mol·L－1，則用KMnO4的濃度變化表示的反應(yīng)速率為

×10-3mol·L－1÷8s=8.3×10-4mol/（L·s）；

（4）如圖甲可通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，定性比較得出催化劑的催化效果；催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，這里是加快速率，若圖1所示實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)速率為①＞②，則一定說(shuō)明氯化鐵比硫酸銅催化效果好，因二者所含的陰離子不同，要證明Fe3＋比Cu2＋對(duì)H2O2分解催化效果好，還要使選擇的試劑中陰離子種類相同，所以得出Fe3＋和Cu2＋對(duì)H2O2分解的催化效果，所以其結(jié)論不合理；

（5）①根據(jù)圖象知，第4分鐘時(shí)，隨著時(shí)間的推移，氣體體積不變，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是60 mL；

②設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為x，

2H2O22H2O+O2↑

2mol 22.4L

x 0.06L

x=2mol×0.06L÷22.4L=0.0054mol，

所以其物質(zhì)的量濃度=0.0054mol÷0.05L=0.11 mol·L-1；

③根據(jù)圖象結(jié)合v=知，a、b、c、d各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)椋?/span>d＞c＞b＞a；

反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減小。