Question

某化學小組用稀硝酸與大理石的反應來探究影響化學反應速率的因素．所用硝酸濃度有1.00mol?L^-1、2.00mol?L^-1兩種，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格，實驗溫度為25℃、35℃，每次實驗硝酸溶液的體積均為2.50L、大理石用量均為150g．
（1）請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填上對應的實驗編號：

編號	溫度	大理石規格	HNO3濃度 /mol?L-1	實驗目的
①	25℃	粗顆粒	2.00	（I）實驗①和②探究硝酸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	25℃	粗顆粒	1.00
③	35℃	粗顆粒	2.00
④	25℃	細顆粒	2.00

（2）實驗①中CO₂的物質的量隨時間變化的關系見圖：

則在70-90s內以HNO₃的濃度變化表示的化學反應速率（忽略溶液體積變化）為

0.004mol?L^-1?S^-1

．

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．

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，
實驗①和②探究硝酸濃度對該反應速率的影響，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：

編號	溫度	大理石規格	HNO3濃度 /mol?L-1	實驗目的
①				（I）實驗①和②探究硝酸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		粗顆粒	1.00
③		粗顆粒	2.00
④		細顆粒	2.00

（2）由圖可知70至90S，CO₂生成的物質的量為n（CO₂）=0.95mol-0.85mol=0.1mol，
由CaCO₃+2HNO₃=Ca（NO₃）₂+CO₂↑+H₂O可知消耗HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=0.1mol×2=0.2mol，
又溶液體積為2.5L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=

0.2mol

2.5

=0.08mol?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）=

0.08

20

mol?L^-1?S^-1=0.004mol?L^-1?S^-1，
答：實驗①在70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率為0.004mol?L^-1?S^-1．

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，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．