Question

（15分）某化學小組為了研究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：
【實驗原理】2KMnO₄ + 5H₂C₂O₄ + 3H₂SO₄＝ K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 10CO₂↑ + 8H₂O
【實驗內容及記錄】

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL				室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05mol/L KMnO4溶液
1	3.0	2.0	2.0	3.0	1.5
2	2.0	3.0	2.0	3.0	2.7
3	1.0	4.0	2.0	3.0	3.9

請回答：
（1）根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是                                        。
（2）利用實驗1中數據計算，若用KMnO₄的濃度變化表示的反應速率為：υ(KMnO₄)＝         。
（3）該小組同學根據經驗繪制了n(Mn²⁺) 隨時間變化趨勢的示意圖，如圖1所示。但有同學查閱已有的實驗資料發現，該實驗過程中n(Mn²⁺) 隨時間變化的趨勢應如圖2所示。該小組同學根據圖2所示信息提出了新的假設，并繼續進行實驗探究。

①該小組同學提出的假設是                                                         。
②請你幫助該小組同學完成實驗方案，并填寫表中空白。

實驗編號	室溫下，試管中所加試劑及其用量 / mL				再向試管中加入少量固體	室溫下溶液顏色褪至無色所需時間 / min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	3 mol/L 稀硫酸	0.05 mol/L KMnO4溶液
4	3.0	2.0	2.0	3.0		t

③若該小組同學提出的假設成立，應觀察到的現象是                                    。
（4）工業上可用電解K₂MnO₄濃溶液的方法制取KMnO₄，則電解時，陽極發生的電極反應為                       ；總方程式為                                           。

Answer 1

（1）其他條件相同時，增大H₂C₂O₄濃度（或反應物濃度），反應速率增大（3分，每點1分）
（2）1.0×10^－2 mol / (L·min) （2分）
（3） ①生成物中的MnSO₄為該反應的催化劑（或Mn²⁺對該反應有催化作用）[2分，不指出MnSO₄（或Mn²⁺）扣1分]  ② MnSO₄ （2分）
③ 與實驗1比較，溶液褪色所需時間短（2分，不寫“與實驗1比較”扣1分） 或：所用時間（t）小于1.5min（或其他合理答案）
（4）2MnO₄^2－－2e^－＝2MnO₄^－（或 MnO₄^2－－e^－＝MnO₄^－ ） （2分）；
2K₂MnO₄+2H₂O電解2KMnO₄+2KOH+H₂↑（2分）

解析試題分析：（1）根據表中數據可知，其他條件相同時，增大H₂C₂O₄濃度（反應物濃度），反應速率增大。
（2）反應中消耗高錳酸鉀的濃度是 ＝0.015mol/L，所以υ(KMnO₄)＝0.015mol/L÷1.5min＝1.0×10^－2 mol / (L·min)。
（3）①由圖2可知反應開始后速率增大的比較快，說明生成物中的MnSO₄（或Mn²⁺）為該反應的催化劑.
②要驗證假設作對比實驗與與實驗1比較，其它條件相同時加入MnSO₄即可。
③如果假設成立，則加入硫酸錳以后若反應加快，溶液褪色的時間小于1.5min，說明Mn²⁺是催化劑.
（4）K₂MnO₄制取KMnO₄，反應過程中Mn元素的化合價從+6價升高到+7價，因此錳酸鉀在陽極放電，電極反應式為MnO₄^2－－e^－＝MnO₄^－，陰極是溶液中的氫離子放電產生氫氣，所以總反應式為2K₂MnO₄+2H₂O電解2KMnO₄+2KOH+H₂↑。
考點：考查反應速率計算、外界條件對反應速率的影響以及電解原理的應用