某興趣小組同學(xué)探究KMnO4溶液與草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng)速率的影響因素。配制1.0×10?3mol?L?1KMnO4溶液、0.40mol?L?1草酸溶液。將KMnO4溶液與草酸溶液按如下比例混合。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
序號(hào) |
V(KMnO4)/mL |
V(草酸)/mL |
V(H2O)/mL |
反應(yīng)溫度 |
① |
2.0 |
2.0 |
0 |
20oC |
② |
2.0 |
1.0 |
1.0 |
20oC |
(1)實(shí)驗(yàn)①和②的目的是
探究草酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
探究草酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
。
(2)甲認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)應(yīng)控制pH相同,可加入的試劑是
b
b
(填序號(hào))。
a.鹽酸b.硫酸c.草酸
【實(shí)施實(shí)驗(yàn)】
小組同學(xué)將溶液pH調(diào)至1并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)①和②,發(fā)現(xiàn)紫色并未直接褪去,而是分成兩個(gè)階段:i.紫色溶液變?yōu)榍嗌芤?,ii.青色溶液逐漸褪至無色溶液。
資料:(a)Mn
2+在溶液中無色,在草酸中不能形成配合物;
(b)Mn
3+無色,有強(qiáng)氧化性,發(fā)生反應(yīng)Mn
3++2C
2?[Mn(C
2O
4)
2]
?(青綠色)后氧化性減弱;
(c)
呈綠色,在酸性條件下不穩(wěn)定,迅速分解產(chǎn)生
和MnO
2。
(3)乙同學(xué)從氧化還原角度推測階段i中可能產(chǎn)生了
。你認(rèn)為該觀點(diǎn)是否合理,并說明理由:
否,
在酸性條件下不穩(wěn)定,迅速分解產(chǎn)生
和MnO
2否,
在酸性條件下不穩(wěn)定,迅速分解產(chǎn)生
和MnO
2。
【深入探究】
進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證明溶液中含有[Mn(C
2O
4)
2]
?,反應(yīng)過程中MnO
4?和[Mn(C
2O
4)
2]
-濃度隨時(shí)間的變化如圖。
(4)第i階段中檢測到有CO
2氣體產(chǎn)生,反應(yīng)的離子方程式為
+4H
2C
2O
4=4CO
2↑+[Mn(C
2O
4)
2]
?+4H
2O
+4H
2C
2O
4=4CO
2↑+[Mn(C
2O
4)
2]
?+4H
2O
。
(5)實(shí)驗(yàn)②在第ii階段的反應(yīng)速率較大,可能的原因是
實(shí)驗(yàn)②中所加草酸的物質(zhì)的量比實(shí)驗(yàn)①的更少,導(dǎo)致階段i形成的[Mn(C2O4)2]?實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更少,生成的Mn3+實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更多,且Mn3+的氧化性比[Mn(C2O4)2]?強(qiáng)
實(shí)驗(yàn)②中所加草酸的物質(zhì)的量比實(shí)驗(yàn)①的更少,導(dǎo)致階段i形成的[Mn(C2O4)2]?實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更少,生成的Mn3+實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更多,且Mn3+的氧化性比[Mn(C2O4)2]?強(qiáng)
。
(6)據(jù)此推測,若在第ii階段將c(H
+)調(diào)節(jié)至0.2mol/L,溶液褪至無色的時(shí)間會(huì)
減少
減少
(填“增加”“減少”或“不變”)。
【結(jié)論與反思】
(7)上述實(shí)驗(yàn)涉及的反應(yīng)中,草酸的作用是
還原劑和酸性
還原劑和酸性
。
結(jié)論:反應(yīng)可能是分階段進(jìn)行的。草酸濃度的改變對(duì)不同階段反應(yīng)速率的影響可能不同。
【答案】探究草酸濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響;b;否,
在酸性條件下不穩(wěn)定,迅速分解產(chǎn)生
和MnO
2;
+4H
2C
2O
4=4CO
2↑+[Mn(C
2O
4)
2]
?+4H
2O;實(shí)驗(yàn)②中所加草酸的物質(zhì)的量比實(shí)驗(yàn)①的更少,導(dǎo)致階段i形成的[Mn(C
2O
4)
2]
?實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更少,生成的Mn
3+實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的更多,且Mn
3+的氧化性比[Mn(C
2O
4)
2]
?強(qiáng);減少;還原劑和酸性