Question

某探究小組用HNO₃與大理石反應過程中質量減小的方法，研究影響反應速率的因素．所用HNO₃濃度為1.00mol?L^-1、2.00mol?L^-1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格，實驗溫度為298K、308K，每次實驗HNO₃的用量為25.0mL、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   探究大理石規格（粗、細）對該反應速率的影響；）
②
③
④

（2）實驗①中CO₂質量隨時間變化的關系見下圖：依據反應方程式

1

2

CaCO₃+HNO₃=

1

2

Ca（NO₃）₂+

1

2

CO₂↑+

1

2

H₂O，計算實驗①在70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率為（忽略溶液體積變化，）

 

（圖中70-90s間CO₂的質量增加了0.1g）
（3）預期實驗結果是（比較三組實驗速率的快慢，用代號）

 

、

 

、

 

．

Answer 1

分析：（1）根據實驗的目的和影響化學反應速率的因素來設計實驗；
（2）由CO₂質量隨時間變化的關系圖得出70-90s二氧化碳的增加量，再根據方程式計算硝酸的量，然后計算實驗①在70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率；
（3）濃度越大，反應速率越快、溫度越高，反應速率越快、大理石的顆粒越小，反應速率越快，據此進行解答．

解答：解：（1）由實驗目的可知，探究濃度、溫度、接觸面積對化學反應速率的影響，
則實驗①②的溫度、大理石規格相同，只有濃度不同，實驗①③中只有溫度不同，實驗①④中只有大理石規格不同，
故答案為：

實驗編號	T/K	大理石規格	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③探究溫度對該反應速率的影響； （Ⅲ）實驗①和④探究大理石規格（粗、細）對該反應速率的影響．
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細顆粒	2.00

（2）由圖可知70至90S，CO₂生成的質量為m（CO₂）=0.95g-0.85g=0.1g，物質的量為n（CO₂）=

0.1

44

mol，
根據

1

2

CaCO₃+HNO₃=

1

2

Ca（NO₃）₂+

1

2

CO₂↑+

1

2

H₂O可知，消耗HNO₃的物質的量為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，
反應的時間△t=90s-70s=20s
所以HNO₃在70-90S范圍內的平均反應速率為v（HNO₃）=

2 11

20s

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

1

110

mol?L^-1?S^-1，
答：實驗①在70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率為

1

110

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

點評：本題考查化學反應速率的影響因素及反應速率的計算，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鍵，較好的考查學生綜合應用知識的能力．