问题标题:
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
问题描述:
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/LH2C2O4溶液、0.05mol/LKMnO4(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)KMnO4溶液可用硫酸酸化,而为什么不能用盐酸酸化,请用离子方程式进行说明:___.
(2)草酸溶液与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为:___.
(3)要完成对猜想Ⅰ的实验验证,至少还需要一种实验仪器是___.
(4)要设计实验验证猜想Ⅱ,进行该实验还要补充的一种试剂是___,一种仪器是___.
(5)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.
加入试剂 | 1ml0.05mol/l KMnO4 2ml0.1mol/l H2C2O4 | ___ |
(预期)实验现象 (褪色时间) | 褪色较慢 | ___ |
结论 | 猜想Ⅱ正确
汪超亮回答:
猜想II:影响反应速率的因素有浓度、压强、温度和催化剂,而草酸与高锰酸钾溶液发生反应:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O,溶液褪色先慢后快,即反应速率由小变大,反应物是溶液,无气体,故不能是反应物的浓度和压强对反应速率产生的影响,则只能是生成的产物又做了此反应的催化剂,加快了反应速率,故答案为:生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,加快了反应速率;
(1)盐酸中的Cl-有较强的还原性,在酸性条件下能被高锰酸钾溶液氧化为Cl2,高锰酸根能被还原为Mn2+:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O,故答案为:2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;
(2)草酸中的碳元素被在酸性条件下能被高锰酸钾溶液氧化为CO2,高锰酸根能被还原为Mn2+,根据得失电子数守恒来配平可得离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O,故答案为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2 Mn2++8H2O;
(3)由于猜想I是认为可能是由于反应放热导致体系温度升高而加快了反应速率,故应测量反应前和反应开始后一段时间的温度变化,则还缺少温度计,故答案为:温度计;
(4)猜想II是认为生成的Mn2+在反应中起到催化剂的作用,由于Cl-也能使高锰酸钾溶液褪色,故为了避免Cl-的干扰,故应补充MnSO4固体,通过测量溶液褪色的时间的长短来验证猜想,则还需的仪器是秒表,故答案为:MnSO4(s),秒表;
(5)要通过对比实验来验证猜想Ⅱ,则实验B和实验A的试剂的选择应除了MnSO4固体不同,其他均应相同,故试管B内加入的试剂是在试管A试剂的基础上多加了MnSO4(s),由于结论是猜想II成立,则试管B的褪色时间应该比试管A的更快,故答案为:
试管a试管b加入试剂1ml0.05mol/l KMnO42ml0.1mol/l H2C2O4少量MnSO4(预期)实验现象(褪色时间)褪色很快结论(6)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化草酸根离子生成二氧化碳,同时自身被还原生成二价锰离子,
离子反应方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O,
设草酸的物质的量为xmol,则:
5H2C2O4+6H++2MnO4-=10CO2↑+2Mn2++8H2O
5mol 2mol
x 0.0500mol•L-1×0.015L
所以,5mol:2mol=x:0.0500mol•L-1×0.015L
解得x=0.001875mol,
故其纯度=0.001875mol×90g/mol0.25g
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