问题 实验题

某化学兴趣小组在一次实验探究中发现,向草酸溶液中逐滴加入高锰酸钾溶液时,溶液褪色先慢后快,即反应速率由小变大。小组成员为此“异常”现象展开讨论,猜想造成这种现象的最可能原因有两种,并为此设计实验进行探究验证。

猜想Ⅰ:此反应过程放热,温度升高,反应速率加快;

猜想Ⅱ:……。

【实验目的】探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化“异常”原因

【实验用品】仪器:试管、胶头滴管、量筒、药匙、玻璃棒等;

试剂:0.1mol/L H2C2O4溶液、0.05mol/L KMnO4(硫酸酸化)溶液等。

请你根据该兴趣小组的实验探究设计思路,补充完整所缺内容。

(1)草酸(H2C2O4,弱酸)与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为(已知:MnO4_还原产物是Mn2+                                                    

(2)要完成对猜想Ⅰ的实验验证,至少还需要一种实验仪器是               

(3)猜想Ⅱ可能是______________________________________________________________。要设计实验验证猜想Ⅱ,进行该实验还要补充一种试剂及一种仪器,分别是             

(4)基于猜想Ⅱ成立,设计方案进行实验,请完成以下实验记录表内容。

 试管A试管B
加入试剂  
(预期)实验现象

(褪色时间)

  
结论猜想Ⅱ正确
 

答案

(1)5H2C2O4+ 2MnO4+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O (2分)

(2)温度计 (1分)

(3)生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率(2分);MnSO4(S)、秒表(2分)

(4)(4分)

 试管A试管B
加入试剂1mL0.05mol/L KMnO4

2mL0.1mol/L H2C2O4

1mL0.05mol/L KMnO4

2mL0.1mol/L H2C2O4

少量MnSO4

(预期)实验现象

(褪色时间)

褪色较慢褪色很快
结论猜想Ⅱ正确
 

题目分析:(1)草酸具有还原性,被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳,根据提示MnO4_还原产物是Mn2+ ,所以改氧化还原反应的方程式为:5H2C2O4+ 2MnO4+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O。

(2)从实验目的出发,探究草酸与高锰酸钾反应的速率变化,一般情况下随着反应的进行,反应物的浓度下降反应速率也随之减小,但是却出现异常。所以从影响化学反应速率的的因素上想问题,根据猜想1不难得出造成突变的原因是温度,所以需要测定温度变化的仪器温度计,故答案是温度计。

(3)除了猜想1,能加快反应速率的因素还有催化剂,所以猜想二可以从催化剂入手,因此可以得出猜想:生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率。而要验证这一猜想,可以加入含有Mn2+的试剂,可以是硫酸锰,同时可以用秒表测定反应速率是否受到影响,以此来验证这一猜想是否正确。

(4)基于猜想二,设计实验验证需要作对比实验,由于反应物种的高锰酸钾为有色试剂,所以可以从颜色变化快慢上初步判断猜想二的正确性,所以实验步骤如下:

 试管A试管B
加入试剂1mL0.05mol/L KMnO4

2mL0.1mol/L H2C2O4

1mL0.05mol/L KMnO4

2mL0.1mol/L H2C2O4

少量MnSO4

(预期)实验现象

(褪色时间)

褪色较慢褪色很快
结论猜想Ⅱ正确
 

名词解释
多项选择题