Question

某探究小組用HNO₃與大理石反應(yīng)過程中質(zhì)量減小的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．所用HNO₃濃度為1.00mol?L^-1、2.00mol?L^-1，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)溫度為298K、308K，每次實(shí)驗(yàn)HNO₃的用量為25.0mL、大理石用量為10.00g．
（1）請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧?duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：

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

（2）實(shí)驗(yàn)①中CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見下圖：依據(jù)反應(yīng)方程式

1

2

CaCO₃+HNO₃=

1

2

Ca（NO₃）₂+

1

2

CO₂↑+

1

2

H₂O，計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在70-90s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率為（忽略溶液體積變化，）

 

（圖中70-90s間CO₂的質(zhì)量增加了0.1g）
（3）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果是（比較三組實(shí)驗(yàn)速率的快慢，用代號(hào)）

 

、

 

、

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（2）由CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系圖得出70-90s二氧化碳的增加量，再根據(jù)方程式計(jì)算硝酸的量，然后計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在70-90s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率；
（3）濃度越大，反應(yīng)速率越快、溫度越高，反應(yīng)速率越快、大理石的顆粒越小，反應(yīng)速率越快，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答：解：（1）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�，探究濃度、溫度、接觸面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，
則實(shí)驗(yàn)①②的溫度、大理石規(guī)格相同，只有濃度不同，實(shí)驗(yàn)①③中只有溫度不同，實(shí)驗(yàn)①④中只有大理石規(guī)格不同，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol?L-1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①	298	粗顆粒	2.00	（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； （Ⅱ）實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對(duì)該反應(yīng)速率的影響； （Ⅲ）實(shí)驗(yàn)①和④探究大理石規(guī)格（粗、細(xì)）對(duì)該反應(yīng)速率的影響．
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70至90S，CO₂生成的質(zhì)量為m（CO₂）=0.95g-0.85g=0.1g，物質(zhì)的量為n（CO₂）=

0.1

44

mol，
根據(jù)

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）=

0.1

44

mol×2=

1

220

mol，
又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=

1 220 mol

0.025L

=

2

11

mol?L^-1，
反應(yīng)的時(shí)間△t=90s-70s=20s
所以HNO₃在70-90S范圍內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v（HNO₃）=

2 11

20s

mol?L^-1?S^-1=

1

110

mol?L^-1?S^-1，
答：實(shí)驗(yàn)①在70-90s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率為

1

110

mol?L^-1?S^-1；
（3）實(shí)驗(yàn)①和②中，①中硝酸的濃度較大，反應(yīng)速率大于②；①和③中，③中溫度高于①，所以③的反應(yīng)速率大于①；①和④中，④的大理石表面積較大，反應(yīng)速率會(huì)大于①，
故答案為：①＞②；①＜③；①＜④．

點(diǎn)評(píng)：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(jì)算，難度中等，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(shí)的能力．