酸性 KMnO4 溶液能与草酸(H2C2O4)溶液反应。某化学探究小组利用反应过程中溶液紫...

酸性 KMnO4 溶液能与草酸(H2C2O4)溶液反应。某化学探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的 方法来研究影响反应速率的因素。

I.实验前首先用浓度为 0.1000 mol/L 酸性 KMnO4 标准溶液滴定未知浓度的草酸溶液。

（1）写出滴定过程中发生反应的离子方程式　 　　　　　　 。

（2）下列有关一定物质的量浓度溶液配制的说法中正确的是 　　　　　　 。

A．把 15.8 g KMnO4 固体溶于 1 L 水中所得溶液物质的量浓度为 0.1 mol/L

B．把 0.01 mol KMnO4 固体投入 100 mL 容量瓶中加水至刻度线，充分振荡后，浓度为 0.1 mol/L

C．需要 90 mL 0.1 mol/L 的 KMnO4 溶液，应准确称量 KMnO4 固体 1 58 g

D．定容时仰视容量瓶颈刻度线读数，会使配制的溶液浓度偏高

II.通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为 0.2000 mol/L。用该草酸溶液按下表进行后续实验(每次实验草酸溶液的用量均为 8.00 mL)。

（3）写出表中实验 1 和实验 2 的实验目的： 　　　　　　　　 。

（4）该小组同学对实验 1 和实验 3 分别进行了三次实验，测得以下实验数据(从混合振荡均匀开始计时)：

分析上述数据后得出“其他条件相同时，酸性高锰酸钾溶液的浓度越小，褪色时间就越短，即反应速率就越快”的结论。甲同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题，从而得到了错误的实验结论，甲同学改进了实验方案，请简述甲同学改进 的实验方案______________。

（5）该实验中使用的催化剂应选择 MnSO4 并非 MnCl2，原因可用离子方程式表示为________。

III.工业上可用软锰矿(主要成分为 MnO2)经下列生产过程制备高锰酸钾。

①由软锰矿提取得到 MnO2，然后在 MnO2、KOH 的熔融混合物中通入空气可制得锰酸钾(K2MnO4)；

②向锰酸钾溶液中通入CO2可获得高锰酸钾。

（6）第①步生产过程中，在熔融混合物中通入空气时发生反应的化学方程式：______________。

（7）向锰酸钾溶液中通入CO2可获得高锰酸钾，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________________。

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某实验探究小组用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件如下：所用酸性KMnO4溶液的浓度可选择0．010mol·L1、0.001 mol·L1，催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K。每次实验酸性KMnO4溶液的用量均为4 mL，H2C2O4溶液(0.100mol·L1)、H2SO4溶液(0.100mol·L1)的用量均为2mL。

（1）写出该实验反应的离子方程式：______________________________________。

（2）请完成实验设计表，并在表中填出对应的实验设计内容：

（3）该反应的催化剂应选择MnCl2还是MnSO4________________。简述选择的理由：____________________________________________________。

（4）某同学对实验①和②分别进行了三次重复实验，测得以下实验数据(从混合振荡均匀开始计时)：

实验②中用KMnO4的浓度变化表示的平均反应速率为______________________(忽略混合前后溶液的体积变化，结果保留3位有效数字)。该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO4溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确____________(填“是”或“否”)。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色所需时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行_____________(填“是”或“否”)，若不可行(若认为可行则不填)，请设计可以直接通过观察褪色所需时间的长短来判断的改进方案：_____________________________.

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（共18分）某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失快慢的方法，研究影响反应速率的因素。实验条件作如下限定：

所用酸性KMnO4溶液的浓度可选择0．010 mol·L-1、 0．0010 mol·L-1， 催化剂的用量可选择0．5 g、0 g，实验温度可选择298 K、323 K。每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液（0．10 mol·L-1）的用量均为2 mL。

（1）已知草酸溶液中各种微粒存在形式的分布曲线图如下，请写出KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

（3）某同学对实验①和②分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

① 实验Ⅱ中用KMnO4的浓度变化来表示的平均反应速率为　　　　　　　　 （忽略混合前后溶液的体积变化）。

②该同学分析上述数据后得出“当其他条件相同的情况下，酸性KMnO4溶液的浓度越小，所需要的时间就越短，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确　　 　　　　 　 （填“是”或“否”）。他认为不用经过计算，直接根据表中褪色时间的长短就可以判断浓度大小与反应速率的关系，你认为是否可行　　　　　　 （填“是”或“否”），若不可行（若认为可行则不填），请设计可以直接通过观察褪色时间的长短来判断的改进方案：　　　　　　　　　　　　　　　　

（4）该反应的催化剂选择MnCl2还是MnSO4并简述选择的理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　

（5）化学催化剂有很多，在生产和科技领域起到重大作用。探究小组又利用乙装置探究MnO2对H2O2分解的催化效果。将50 mL H2O2一次性加入盛有0．10 mol MnO2粉末的烧瓶中，测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V（量气管）/mL]和时间（t/min）的关系如下图所示。

①实验时放出气体的总体积是____ 　　 　 ____mL。

②b______　　　　 __（填“大于”“小于”或“等于”）90 mL。

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KMnO4酸性溶液与草酸（H2C2O4）溶液反应时，溶液紫色会逐渐褪去。某探究小组用测定此反应溶液紫色消失所需时间的方法，研究外界条件对反应速率的影响。该实验条件作如下限定：

①所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择：0．02 mol·L-1、0．002 mol·L-1；

②所用H2C2O4溶液的浓度可选择：0．2 mol·L-1、0．4 mol·L-1；

③每次实验时KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液的用量均为2mL。

（1）若要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成　　　　　　　　 组实验进行对比即可得出结论。

（2）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度，测得实验数据（从混合振荡均匀开始计时）如下表所示：

①用0．002 mol·L-1 KMnO4酸性溶液进行实验时，KMnO4的平均反应速率　　　　　 （忽略混合前后溶液体积变化）。

②该小组同学认为依据表中数据，不能得出“溶液的褪色所需时间越短，反应速率越快”的结论。该同学设计以下方案，可以直接得出“褪色时间越短，反应的速率越快”结论。

则表中a=　　　　　　 ；b=　　　　　　 ；c=　　　　　　　 。

（3）H2C2O4电离常数：Ka1=5．9×10-2，Ka2=6．4×10-5。与KMnO4反应时，它将转化为CO2和H2O。

①草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

②比较H2C2O4和碳酸酸性强弱的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）测得某次实验（恒温）时溶液中Mn2+物质的量与时间关系如右图。请解释n(Mn2+)在反应初始时变化不大、一段时间后快速增大的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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KMnO4酸性溶液与草酸（H2C2O4）溶液反应时，溶液紫色会逐渐褪去。某探究小组用测定此反应溶液紫色消失所需时间的方法，研究外界条件对反应速率的影响。该实验条件作如下限定：

①所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择：0.02 mol·L-1、0.002 mol·L-1；

②所用H2C2O4溶液的浓度可选择：0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1；

③每次实验时KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液的用量均为2mL。

（1）若要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成____　　　　　　　　 组实验进行对比即可得出结论。

（2）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度，测得实验数据（从混合振荡均匀开始计时）如下表所示：

①用0.002 mol/L KMnO4酸性溶液进行实验时，KMnO4的平均反应速率（忽略混合前后溶液体积变化）。

②依据表中数据，不能得出“溶液的褪色所需时间越短，反应速率越快”的结论。某同学设计以下方案，可以直接得出“褪色时间越短，反应的速率越快”结论。

则表中a=　　　　　　 ；b=　　　　　　 ；c= 　　　　　　 。

（3）草酸电离常数：Ka1=5.9×10-2，Ka2=6.4×10-5。与KMnO4反应时，它将转化为CO2和H2O。

①草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　 。

②室温下，0.1mol·L-1 KHC2O4酸溶液中pH　　　 7，理由是　　　　　　　　 。

（4）测得某次实验（恒温）时溶液中Mn2+物质的量与时间关系如图。请解释n(Mn2+)在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大的原因：　　　　　　　　　　　　　 。

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（9分）某探究小组通过比较酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中，溶液紫色消失时间长短的方法，研究浓度、温度对反应速率的影响。

可供选择的实验条件：KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.01 mol·L^－1、0.1 mol·L^－1，H₂C₂O₄溶液的浓度可选择0.1 mol·L^－1、0.2 mol·L^－1，实验温度可选择298K、323K。每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL、H₂C₂O₄溶液的用量均为2mL。

（1）实验设计：请完成以下实验设计表。

（2）实验记录：实验中需要记录的数据是。

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（11分）某探究小组用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素。

（1）实验条件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的浓度可选择0.01 mol·L^－1、0.001 mol·L^－1， 催化剂的用量可选择0.5g、0g，实验温度可选择298K、323K。每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4 mL、H₂C₂O₄溶液（0.1 mol·L^－1）的用量均为2mL。如果要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，通过变换这些实验条件，至少需要完成_______个实验进行对比即可得出结论。

（2）在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO₄酸性溶液的浓度，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

① 计算用0.001 mol·L^－1 KMnO₄酸性溶液进行实验时KMnO₄的平均反应速率（忽略混合前后溶液的体积变化）。

② 若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？____________。若不可行（若认为可行则不填），请设计可以通过直接观察褪色时间长短来判断的改进方案：________

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某探究小组用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．

（1）该反应的离子方程式为 __________________________________ ．

实验条件作如下限定：所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择0.01mol•L-1、0.001mol•L-1，每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液（0.1mol•L-1）的用量均为2mL．在其它条件相同的情况下，某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

（2）计算用0.001mol•L-1KMnO4酸性溶液进行实验时KMnO4的平均反应速率___________________________ （忽略混合前后溶液的体积变化）．

（3）若不经过计算，直接看表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是否可行？ _____________________ ．（填“行”或“不行”）

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用硫酸酸化的草酸（H2C2O4，二元弱酸）溶液能将KMnO4溶液中的MnO4－转化为Mn2+。某化学小组研究发现，少量MnSO4可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：

（1）常温下，控制KMnO4溶液初始浓度相同，调节不同的初始pH和草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表。

表中a、b的值分别为：a=　　　 　　 　 、b=_________

（2）该反应的离子方程式___________________________。

（3）若t1＜t2，则根据实验①和②得到的结论是_____________________________。

（4）请你设计实验验证MnSO4对该反应起催化作用，完成下表中内容。

（5）化学小组用滴定法测定KMnO4溶液物质的量浓度：取ag草酸晶体（H2C2O4•2H2O，摩尔质量126g/mol）溶于水配成250mL溶液，取25. 00mL溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4酸化，再用KMnO4溶液滴定至终点，重复滴定两次，平均消耗KMnO4溶液VmL。滴定到达终点的现象是: __________________________；

实验中所需的定量仪器有　　　　 　　　　　　 　　　　　　 （填仪器名称）。

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