Question

某學(xué)習(xí)小組通過測定大理石與硝酸反應(yīng)過程中體系質(zhì)量的變化，研究影響反應(yīng)速率的因素．所用HNO₃濃度為1.00mol/L、2.00mol/L，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實驗溫度為298K、308K，每次實驗HNO₃的用量均為25.0mL、大理石用量均為10.00g．
（1）請完成以下實驗設(shè)計：

實驗?zāi)康?/TD>	實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	c（HNO3）  mol/L
（Ⅰ）實驗①和②探究HNO3濃度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究大理石規(guī)格（粗、細(xì)）對該反應(yīng)速率的影響；）	①	298	粗顆粒	2.00
	②
	③
	④

（2）實驗①中CO₂質(zhì)量隨時間變化的關(guān)系見下圖：

忽略溶液體積變化，計算實驗①在40s-100s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率（保留2位小數(shù)）：

0.015mol?L^-1?S^-1

．
（3）請在答題紙上，畫出實驗②和③中CO₂質(zhì)量隨時間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實驗的目的和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素來設(shè)計實驗；
（2）由CO₂質(zhì)量隨時間變化的關(guān)系圖得出40-100s二氧化碳的增加量，再根據(jù)方程式計算硝酸的量，然后計算實驗①在40-100s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率；
（3）根據(jù)②、③的硝酸用量及溫度、大理石規(guī)格，對比①畫出實驗②和③中CO₂質(zhì)量隨時間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖．

解答：解：（1）由實驗?zāi)康目芍�，探究濃度、接觸面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，
則實驗①②的溫度、大理石規(guī)格相同，只有濃度不同；實驗①③中只有溫度不同，其它條件必須相同；實驗①④中只有大理石規(guī)格不同，其它條件完全相同，
故答案為：

實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol?L-1
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細(xì)顆粒	2.00

（2）由圖可知40-100s，CO₂生成的質(zhì)量為m（CO₂）=1.00g-0.50g=0.50g，物質(zhì)的量為n（CO₂）=

0.50

44

mol≈0.0114mol，
由

1

2

CaCO₃+HNO₃═

1

2

Ca（NO₃）₂+

1

2

CO₂↑+

1

2

H₂O可知，消耗HNO₃的物質(zhì)的量為n（HNO₃）=0.0114mol×2=0.0228，
又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=

0.0228mol

0.025L

=0.912mol?L^-1，
反應(yīng)的時間t=100s-40s=60s
所以HNO₃在70-90S范圍內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v（HNO₃）=

△c

△t

=

0.912mol?L-1

60s

≈0.015mol?L^-1?S^-1，
故答案為：0.015mol?L^-1?S^-1；
（3）由于②硝酸濃度是①的一半，所以反應(yīng)速率比①小，生成的二氧化碳是①的一半；
③中的硝酸濃度與①相同，所以生成的二氧化碳物質(zhì)的量相等，但是溫度③最高，反應(yīng)速率最快，
根據(jù)以上畫出實驗②和③中CO₂質(zhì)量隨時間變化關(guān)系的預(yù)期結(jié)果示意圖為：
，
故答案為：．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素及反應(yīng)速率的計算，注意信息中提高的條件及圖象的分析是解答的關(guān)鍵，較好的考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力．