Question

【題目】KMnO4在實驗室和工業生產中有廣泛用途。

Ⅰ．某小組擬用酸性KMnO4溶液與H2C2O4溶液(弱酸)的反應(此反應為放熱反應)來探究“條件對化學反應速率的影響”，并設計了如下的方案記錄實驗結果(忽略溶液混合體積變化)。限選試劑和儀器：0.20 mol/L H2C2O4溶液、0.010 mol/L KMnO4溶液(酸性)、蒸餾水、試管、量筒、秒表、恒溫水浴槽。（已知：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O）

物理量 編號	V(0.20 mol/L H2C2O4溶液)/mL	V(蒸餾水)/mL	V(0.010 mol/L KMnO4溶液)/mL	m(MnSO4固體)/g	T/℃	乙
①	2.0	0	4.0	0	50
②	2.0	0	4.0	0	25
③	1.0	a	4.0	0	25
④	2.0	0	4.0	0.1	25

回答下列問題：

（1）完成上述反應原理的離子反應方程式_______________________。

（2）上述實驗①②是探究____________對化學反應速率的影響；若上述實驗②③是探究濃度對化學反應速率的影響，則a為___________；乙是實驗需要測量的物理量，則表格中“乙”應填寫___________；上述實驗②④是探究_________對化學反應速率的影響。

Ⅱ．某化學小組利用如圖裝置進行實驗證明氧化性：KMnO4>Cl2>Br2。限選試劑：KBr溶液、KMnO4、濃鹽酸、濃硫酸。

（3）裝置d中觀察到的現象為____________________；此實驗裝置的不足之處是無尾氣吸收裝置，請寫出處理尾氣的離子方程式_____________________。

Answer 1

【答案】（1）2MnO4－+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

（2）溫度；1.0；t(溶液褪色時間)/s；催化劑

（3）溶液變為棕（橙）黃色；Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O

【解析】

試題分析：（1）酸性KMnO4溶液與H2C2O2發生氧化還原反應，MnO4-被還原為Mn2+，H2C2O2被氧化為CO2，結合離子方程式的電荷守恒和反應環境可知，要有H+參與反應，根據得失電子數守恒和電荷守恒來配平可得反應的離子方程式為2MnO4－+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

（2）當探究某一種因素對反應速率的影響時，必須保持其他影響因素一致，通過比較實驗①②的反應條件可知，實驗①②可探究溫度對反應速率的影響；實驗②③中的H2C2O4溶液的加入體積不同，故要探究H2C2O4溶液濃度不同對反應速率的影響，但反應體積溶液的總體積需相同，故應加入蒸餾水來確保溶液的總體積均為6mL，故甲應為V（蒸餾水）/mL，a的值為1.0；要準確描述反應速率的快慢，必須準確測得溶液褪色時間的長短，故乙要測量的物理量是溶液褪色的時間；實驗②④中不同之處在于④中使用了催化劑硫酸錳，所以是探究催化劑對化學反應速率的影響；

（3）根據在氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物，故要實驗證明氧化性；KMnO4＞Cl2＞Br2，需用KMnO4將Cl2氧化出，用Cl2將Br2氧化出，故a中應放濃鹽酸，c中放KMnO4溶液，通過KMnO4能將濃鹽酸中的Cl-氧化為Cl2可證明氧化性KMnO4＞Cl2；d中放KBr溶液，通過Cl2與KBr溶液反應置換出Br2可以證明氧化性Cl2＞Br2，由于c中有氯氣生成，即有黃綠色氣體產生，在d中氯氣將KBr溶液氧化為單質溴，溶液變為棕黃色，由于氯氣有毒，故應有尾氣處理裝置，一般用氫氧化鈉溶液吸收，反應的離子方程式為Cl2+2OH–=Cl–+ClO–+H2O。