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酸性高锰酸钾溶液时,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
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酸性高锰酸钾溶液时,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)草酸(H2C2O4,弱酸)与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为_______________
(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 | ||
实验现象(褪色时间) | ||
结论 | 猜想Ⅱ正确 |
(2)温度计(3)生成的Mn2+对该反应有催化作用,加快反应速率;MnSO4(s)和秒表
(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
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4,少量MnSO4(s)
实验现象(褪色时间)
褪色较慢
褪色较快
结论
猜想Ⅱ正确
(加入试剂时只要A试管与B试管所加的0.1mol/LH2C2O4溶液、0.05mol/L酸性KMnO4体积相等即给分。)
【解析】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↑+2Mn2++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)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↑+2Mn2++8H2O;(2)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;
(3)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;
(4)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
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4
2mL0.1mol/LH2C2O4溶液、1mL0.05mol/L酸性KMnO4,少量MnSO4(s)
实验现象(褪色时间)
褪色较慢
褪色较快
结论
猜想Ⅱ正确
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