Question

（12分）某自主學習小組用HNO₃與大理石反應過程中質(zhì)量減小的方法，探究影

反應速率的因素。所用HNO₃濃度為1.00 mol·L^－1、2.00 mol·L^－1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實驗溫度為298 K、308 K，每次實驗HNO₃的用量為25.0 mL，大理石用量為10.00g。

(1)請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol·L－1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	(Ⅰ)實驗①和②探究HNO3濃度對該反應速率的影響； (Ⅱ)實驗①和＿＿探究溫度對該反應速率的影響； (Ⅲ)實驗①和＿＿探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應速率的影響。
②
③		粗顆粒
④

(2)實驗①中CO₂質(zhì)量隨時間變化的關系見下圖：依據(jù)反應方程式CaCO₃＋HNO₃Ca(NO₃)₂＋CO₂↑＋H₂O，計算實驗①在70－90 s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應速率(忽略溶液體積變化，寫出計算過程)。

 

Answer 1

【答案】

 

(1)實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol·L－1	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00	⑴實驗①和②探究HNO3濃度對該反應速率的影響； ⑵實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響。 ⑶實驗①和④探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

(2)①70至90S，CO₂生成的質(zhì)量為：m(CO₂)0.95－0.85＝0.1g

②根據(jù)方程式比例，可知消耗HNO₃的物質(zhì)的量為：n(HNO₃)0.1/22＝1/220mol

③溶液體積為25ml＝0.025L，所以HNO₃減少的濃度Δc(HNO₃)＝2/11 mol/L

④反應的時間t＝90－70＝20s

⑤所以HNO₃在70－90S范圍內(nèi)的平均反應速率為

v(HNO₃)＝Δc(HNO₃)/t＝1/110 mol·L^－1·S^－1(小數(shù)也可以)

【解析】（1）實驗①和②探究HNO₃濃度對該反應速率的影響，所以溫度和大理石規(guī)格是完全相同的，而硝酸的濃度不同。實驗①和③的大理石規(guī)格相同，所以實驗①和③探究溫度對該反應速率的影響，即反應的溫度不同，大理石規(guī)格和硝酸的濃度均相同。根據(jù)以上分析可判斷，實驗①和④是探究大理石規(guī)格(粗、細)對該反應的影響，因此反應的溫度和硝酸的濃度要相同。

（2）考查化學反應速率的計算。化學反應速率通常用單位時間內(nèi)濃度的變化量來表示。根據(jù)圖像可以計算出70至90S內(nèi)生成的CO₂的體積，然后根據(jù)反應式可計算出消耗的硝酸的物質(zhì)的量，最后計算其反應速率。