Question

16．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．
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
③
④

實驗①中CO₂質量隨時間變化的關系如圖：
實驗①在70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率（忽略溶液體積變化，寫出計算過程）為由圖可知70至90S，CO₂生成的質量為m（CO₂）=0.95g-0.84g=0.11g，物質的量為n（CO₂）=0.0025mol，
由$\frac{1}{2}$CaCO₃+HNO₃═$\frac{1}{2}$Ca（NO₃）₂+$\frac{1}{2}$CO₂↑+$\frac{1}{2}$H₂O可知消耗HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=0.0025mol×2=0.005mol，
又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=$\frac{△n}{V}$=$\frac{0.005mol}{0.025L}$=0.2mol•L^-1，
反應時間為90s-70s=20s，所以HNO₃在70-90S范圍內的平均反應速率為v（HNO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol•{L}^{-1}}{20s}$=0.01mol•L^-1•S^-1，
答：70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率為0.01mol•L^-1•S^-1．．

Answer 1

分析 （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，用控制變量法進行設計；
（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，
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-0.84g=0.11g，物質的量為n（CO₂）=0.0025mol，
由$\frac{1}{2}$CaCO₃+HNO₃═$\frac{1}{2}$Ca（NO₃）₂+$\frac{1}{2}$CO₂↑+$\frac{1}{2}$H₂O可知消耗HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=0.0025mol×2=0.005mol，
又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=$\frac{△n}{V}$=$\frac{0.005mol}{0.025L}$=0.2mol•L^-1，
反應時間t=90s-70s=20s，所以HNO₃在70-90S范圍內的平均反應速率為v（HNO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol•{L}^{-1}}{20s}$=0.01mol•L^-1•S^-1，
答：70-90s范圍內HNO₃的平均反應速率為0.01mol•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．