Question

9．某課外活動小組對“外界條件對銅與稀硝酸反應速率的影響”作了如下探究．
（1）現有以下儀器和用品：橡膠管、秒表、溫度計、amol/L稀硝酸、bmol/L稀硝酸及下圖中儀器．
①寫出本實驗的化學方程式，并標出電子轉方向和數目：．
②設計實驗方案：在相同稀硝酸濃度、不同溫度（或相同溫度、不同稀硝酸濃度）下，測定相同時間內產生氣體體積（或產生相同體積的氣體所需的時間）．
③在答卷的圖中將A、B、C、D、幾處用橡膠管
以正確方式連接起來，以測定反應所產生氣體的
體積（三個容器中的液體和水都已畫出）．
④測定前，為避免NO被氧化為NO₂，要用CO₂
排出錐形瓶和橡膠管中的空氣：裝入銅片、松開K₂彈簧夾，從K₂處的橡膠管向裝置中通入CO₂，此時K₁處應進行的操作是松開K₁彈簧夾，接導管通入澄清石灰水至出現白色渾濁為止．
（2）在K₂處注入硝酸發生反應．在給定條件下設計實驗探究濃度和溫度對化學反應速率的影響：溫度25℃、50℃；時間t₁、t₂、t₃；收集氣體體積V₁、V₂．請完成下表：

實驗 編號	稀硝酸的濃度/（mol/L）	稀硝酸的體積/mL	溫度 /℃	時間 /min	收集氣體 的體積/mL
①	a	V	25	t1	V1
②		V
③		V

Answer 1

分析 （1）①根據銅與稀硝酸反應中，銅做還原劑被氧化，而稀硝酸中的氮元素被還原為NO，根據得失電子數守恒來計算；
②從所給的藥品和儀器可知，本題可以探究硝酸濃度的不同或溫度的不同對反應速率的影響；
③根據題意可知，此裝置應為排水量氣裝置，而D為反應的發生裝置，連接量氣管將量氣管中的水排出，即量氣管起排水量氣的作用，而貯水管起到貯水的作用，故橡膠軟管的應D接C接B接A，據此分析；
④由于量氣管起到收集NO的作用，故將錐形瓶到量氣管間的空氣排干凈即可，據此分析；
（2）要設計實驗探究濃度對化學反應速率的影響，則必須保持其他影響反應速率的影響因素一致，據此分析．

解答 解：（1）①因銅失去電子，HNO₃得到電子，銅做還原劑被氧化，而稀硝酸中的氮元素被還原為NO，故化學方程式為：
，故答案為：；
②從所給的藥品和儀器可知，本題可以探究硝酸濃度的不同或溫度的不同對反應速率的影響，而要探究一個影響因素，則必須保持其他影響因素一致，故若探究硝酸濃度對反應速率的影響，則溫度相同，反之，若溫度不同，則硝酸濃度相同；測定反應速率的快慢，可以通過測定相同時間內產生氣體體積或
產生相同體積的氣體所需的時間來進行，
故答案為：相同稀硝酸濃度、不同溫度（或相同溫度、不同稀硝酸濃度）；相同時間內產生氣體體積（或產生相同體積的氣體所需的時間）；
③根據題意可知，此裝置應為排水量氣裝置，而D為反應的發生裝置，生成的氣體通過軟管進入量氣管，將其中的水排出，即量氣管起排水量氣的作用，排出的水進入貯水管，而貯水管起到貯水的作用，故橡膠軟管的應D接C接B接A，故圖為：，故答案為：；


④由于量氣管起到收集NO的作用，故要將錐形瓶到量氣管間的空氣排干凈，從從K₂處的橡膠管向裝置中通入CO₂，松開K₁彈簧夾，在K₁處接盛有澄清石灰水的燒杯，直到石灰水變渾濁時為止，故答案為：松開K₁彈簧夾，接導管通入澄清石灰水至出現白色渾濁為止；
（2）要設計實驗探究濃度對化學反應速率的影響，則必須保持其他影響反應速率的影響因素一致，故若②的稀硝酸的濃度為b，則應保持溫度與①的相同即25℃，而由于稀硝酸的濃度不同，故反應速率不同，則在相同的時間段內，收集到的其他的體積要不同，即時間為t₁，則收集到的氣體體積應為V₂；或收集相同體積的氣體時，所需的時間不同，即收集到的氣體體積也為V₁，但所需時間為t₂；
既然①②對比試驗探究的是濃度的不同對反應速率的影響，則①③探究的是溫度的不同對反應速率的影響，故③中溫度應為50℃，則稀硝酸的濃度應為a，而由于溫度不同，故反應速率不同，則在相同的時間段內，收集到的其他的體積要不同，即時間為t₁，則收集到的氣體體積應為V₂；或收集相同體積的氣體時，所需的時間不同，即收集到的氣體體積也為V₁，但所需時間為t₂．故答案為：

實驗 編號	稀硝酸的濃度/（mol/L）	稀硝酸的體積/mL	溫度 /℃	時間 /min	收集氣體 的體積/mL
①	a	V	25	t1	V1
②	b	V	25	t1（或t2）	V2（或V1）
③	a（或b）	V	50	t2（或t1）	V1（或V2）

點評 本題考查了影響反應速率的因素，應注意的是要探究某個因素對反應速率的影響，則必須保持其他影響因素一致，且可以通過測量在相同時間段內收集到的氣體體積的大小或收集相同體積的氣體所需的時間來判斷反應速率的快慢．