Question

5．某實驗探究小組用如圖1裝置來研究影響濃氨水與生石灰反應(yīng)制氨氣的反應(yīng)速率（實驗在通風(fēng)柜中進行）．

（1）有人認為：既然是以測定氨氣的量來求反應(yīng)速率，裝置需再作改進，在上圖中畫出需改進的裝置并注明所盛試劑的名稱（不必考慮空氣成分的作用）．
根據(jù)改進后的裝置進行實驗，通過測定產(chǎn)生等質(zhì)量的NH₃所需的時間或相同時間內(nèi)生成NH₃的質(zhì)量可求反應(yīng)速率v（NH₃）．為實現(xiàn)如表的實驗?zāi)康�，請完善以下實驗方案（c（NH₃•H₂O）=15mol•L^-1、CaO的質(zhì)量相同、若溶液的體積相同實驗過程中溫度變化基本相同）和實驗結(jié)論（填寫待測物理量及用字母表示的數(shù)據(jù)）

	實驗?zāi)康?/TD>	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的狀態(tài)
實驗1	實驗1和實驗2探究固體比表面積、實驗1和實驗3探究氨水濃度對v（NH3）的影響	30		粉末狀
實驗2		30
實驗3		40	0

（2）根據(jù)實驗1的結(jié)果繪制出如圖2反應(yīng)速率曲線．則
①若忽略溶液體積的變化，以氨水濃度變化量表示t₁～t₂時間內(nèi)的反應(yīng)速率為v（NH₃•H₂O）=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）（用代數(shù)式表示）；
②若將30mL濃氨水平均分三次加入粉末狀CaO中，與實驗1相比，0～t₁時反應(yīng)速率快（填“快”、“慢”、“相等”或“無法確定”），其原因是a．起始氨水濃度大；b．氨水的體積少，（CaO與H₂O）反應(yīng)放熱使得溶液溫度相對較高，反應(yīng)消耗H₂O使得氨水濃度相對較大．

Answer 1

分析 （1）實驗?zāi)康氖峭ㄟ^裝置反應(yīng)前后質(zhì)量變化來測氨氣的產(chǎn)生速率，產(chǎn)生的氨氣中有水蒸氣，不能離開裝置，否則產(chǎn)生誤差；實驗通過測定產(chǎn)生等質(zhì)量的NH₃所需的時間或相同時間內(nèi)生成NH₃的質(zhì)量，可知氨氣的反應(yīng)速率；通過控制變量法設(shè)計實驗；
（2）①根據(jù)圖象計算t₁～t₂之間生成NH₃的物質(zhì)的量，即消耗NH₃•H₂O的量，由于忽略溶液體積變化，所以v（NH₃•H₂O）=$\frac{△c}{△t}$；
②濃度和溫度對反應(yīng)速率的影響．

解答 解：（1）實驗?zāi)康氖峭ㄟ^裝置反應(yīng)前后質(zhì)量變化來測氨氣的產(chǎn)生速率，產(chǎn)生的氨氣中有水蒸氣，不能離開裝置，否則產(chǎn)生誤差，所以用裝堿石灰的干燥管吸收水蒸氣；實驗通過測定產(chǎn)生等質(zhì)量的NH₃所需的時間或相同時間內(nèi)生成NH₃的質(zhì)量，可知氨氣的反應(yīng)速率；實驗1和實驗2探究固體比表面積，讓其他條件相同，氧化鈣的狀態(tài)不同，所以實驗2為塊狀；實驗1和實驗3探究氨水濃度對v（NH₃）的影響，讓氧化鈣的狀態(tài)相同，氨水的濃度不同，控制溶液的總體積相同，實驗3說明總體積為40mL，所以實驗1、2水的體積都為10mL，
故答案為：；產(chǎn)生等質(zhì)量的NH₃所需的時間或相同時間內(nèi)生成NH₃的質(zhì)量；      

	實驗?zāi)康?/TD>	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的狀態(tài)	產(chǎn)生等質(zhì)量的NH3所需的時間t/s
實驗1	實驗1和實驗2探究固體比表面積、實驗1和實驗3探究氨水濃度對v（NH3）的影響		10		t1
實驗2			10	塊狀	t2
實驗3				粉末狀	t3

或

	實驗?zāi)康?/TD>	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的狀態(tài)	相同時間內(nèi)生成NH3的質(zhì)量m/g
實驗1	實驗1和實驗2探究固體比表面積、實驗1和實驗3探究氨水濃度對v（NH3）的影響		10		m1
實驗2			10	塊狀	m2
實驗3				粉末狀	m3

；
（2）①t₁～t₂之間生成的NH₃為（m₂-m₁）g，物質(zhì)的量為（m₂-m₁）/17 mol，即消耗了（m₂-m₁）/17 molNH₃•H₂O，由于忽略溶液體積變化，所以v（NH₃•H₂O）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17}$÷（40×10^-3）L÷（t₂-t₁）s=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）；
故答案為：v（NH₃•H₂O）=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）；
②30mL濃氨水平均分三次加入粉末狀CaO中，與實驗1相比，0～t₁時反應(yīng)速率更快，原因起始氨有兩點，a．水濃度更大，氨水的體積少，b．CaO與H₂O反應(yīng)放熱使得溶液溫度相對較高，反應(yīng)消耗H₂O使得氨水濃度相對較大，
故答案為：a．水濃度更大，氨水的體積少；b．CaO與H₂O反應(yīng)放熱使得溶液溫度相對較高，反應(yīng)消耗H₂O使得氨水濃度相對較大．

點評 本題探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，用控制變量法設(shè)計實驗，化學(xué)反應(yīng)速率的計算和濃度、溫度對反應(yīng)速率的影響的應(yīng)用考查，難度適中．