KMnO4酸性溶液与草酸(H2C2O4)溶液反应时,溶液紫色会逐渐褪去。某探究小组用测定此反应溶液紫色消失所需时间的方法,研究外界条件对反应速率的影响。该实验条件作如下限定:
①所用KMnO4酸性溶液的浓度可选择:0.02 mol·L-1、0.002 mol·L-1;
②所用H2C2O4溶液的浓度可选择:0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1;
③每次实验时KMnO4酸性溶液的用量均为4 mL、H2C2O4溶液的用量均为2mL。
(1)若要探究反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响,通过变换这些实验条件,至少需要完成____ 组实验进行对比即可得出结论。
(2)在其它条件相同的情况下,某同学改变KMnO4酸性溶液的浓度,测得实验数据(从混合振荡均匀开始计时)如下表所示:
KMnO4酸性溶液浓度 (mol·L-1) |
溶液褪色所需时间(min) |
|
||
第一次 |
第二次 |
第三次 |
||
0.02 |
14 |
13 |
11 |
|
0.002 |
6.7 |
6.6 |
6.7 |
|
①用0.002 mol/L KMnO4酸性溶液进行实验时,KMnO4的平均反应速率(忽略混合前后溶液体积变化)。
②依据表中数据,不能得出“溶液的褪色所需时间越短,反应速率越快”的结论。某同学设计以下方案,可以直接得出“褪色时间越短,反应的速率越快”结论。
KMnO4酸性溶液 |
H2C2O4溶液 |
||
浓度/ mol/L |
体积(ml) |
浓度/ mol/L |
体积(ml) |
0.02 |
2 |
b |
4 |
a |
2 |
c |
4 |
则表中a= ;b= ;c= 。
(3)草酸电离常数:Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5。与KMnO4反应时,它将转化为CO2和H2O。
①草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为 。
②室温下,0.1mol·L-1 KHC2O4酸溶液中pH 7,理由是 。
(4)测得某次实验(恒温)时溶液中Mn2+物质的量与时间关系如图。请解释n(Mn2+)在反应起始时变化不大、一段时间后快速增大的原因: 。