Question

16．室溫下，某研究小組為探究影響CaCO₃與鹽酸反應(yīng)速率的因素，進行了如下實驗．
（1）測定0.5mol•L^-1鹽酸與CaCO₃固體的反應(yīng)速率．
方案1：通過測定生成CO₂的體積（或質(zhì)量）和反應(yīng)時間計算反應(yīng)速率；
方案2：通過測定消耗CaCO₃固體的質(zhì)量和反應(yīng)時間計算反應(yīng)速率；
（2）探究固體表面積或反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．限選試劑與用品：0.5mol•L^-1鹽酸、塊狀CaCO₃、粉末狀CaCO₃、蒸餾水、量筒、秒表
①設(shè)計實驗：在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下，通過如圖1實驗裝置測定生成等質(zhì)量CO₂所需的時間（或相同時間內(nèi)生成的CO₂的質(zhì)量）來直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小．

②參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案（寫出所選試劑的狀態(tài)及體積，需測定的物理量數(shù)據(jù)可用字母表示）．

	V（0.5mol•L-1 HCl）/mL	m（CaCO3）/g	CaCO3狀態(tài)	V（蒸餾水）/mL		實驗?zāi)康?/TD>
實驗1	40.0	0.8				①實驗1和2探究固體表面積對反應(yīng)速率的影響； ②實驗1和3探究反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響
實驗2	40.0	0.8
實驗3	60.0	0.8

（3）實驗結(jié)束后，研究小組將0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液緩慢滴加至實驗1反應(yīng)后的混合溶液中，研究產(chǎn)生沉淀的量，請在圖2中畫出產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與滴加Na₂CO₃溶液體積之間關(guān)系的示意圖．

Answer 1

分析 （1）測定CaCO₃固體與過量0.1mol•L^-1 HCl的反應(yīng)速率，可以根據(jù)單位時間內(nèi)二氧化碳的生成量或單位時間內(nèi)碳酸鈣的消耗量判斷反應(yīng)速率；
（2）①在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下，通過測定單位時間內(nèi)二氧化碳的生成速率判斷反應(yīng)速率；
②據(jù)鹽酸濃度相同時，塊狀碳酸鈣與粉末狀碳酸鈣生成二氧化碳的速率和碳酸鈣狀態(tài)相同鹽酸濃度不同時生成二氧化碳速率進行實驗；
（3）根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)在圖丁中畫出產(chǎn)生沉淀的曲線．

解答 解：（1）可以根據(jù)單位時間內(nèi)二氧化碳的生成量或單位時間內(nèi)碳酸鈣的消耗量判斷反應(yīng)速率，即測定生成二氧化碳的體積（或質(zhì)量）和反應(yīng)時間，或測定消耗碳酸鈣固體的質(zhì)量和反應(yīng)時間，
故答案為：生成二氧化碳的體積（或質(zhì)量）；反應(yīng)時間；消耗碳酸鈣固體的質(zhì)量；反應(yīng)時間；
（2）①在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下，通過測定單位時間內(nèi)二氧化碳的生成速率判斷反應(yīng)速率，故答案為：生成等質(zhì)量CO₂所需的時間（或相同時間內(nèi)生成的CO₂的質(zhì)量）；
②據(jù)鹽酸濃度相同時，塊狀碳酸鈣與粉末狀碳酸鈣生成二氧化碳的速率和碳酸鈣狀態(tài)相同鹽酸濃度不同時生成二氧化碳速率進行實驗，

物理量   實驗序號	V（0.5mol/L的HCl）/mL	m（塊狀碳酸鈣質(zhì)量）/g	m（粉末狀碳酸鈣質(zhì)量）/g	V（蒸餾水）/mL	m（二氧化碳）/g	反應(yīng)時間 t/s
實驗1	40	0.8		60	d
實驗2	40		0.8	60	d
實驗3	60	0.8		40	d

故答案為：

物理量   實驗序號	V（0.5mol/L的HCl）/mL	m（塊狀碳酸鈣質(zhì)量）/g	m（粉末狀碳酸鈣質(zhì)量）/g	V（蒸餾水）/mL	m（二氧化碳）/g	反應(yīng)時間 t/s
實驗1	40	0.8		60	d
實驗2	40		0.8	60	d
實驗3	40	0.8		40	d

；
（3）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
     100    2
     0.8  40×0.5×10^-3
因為$\frac{40×0.5×1{0}^{-3}}{2}＞\frac{0.8}{100}$

所以鹽酸過量，過量的鹽酸的量為：0.02-0.016=0.004mol，
 所以首先發(fā)生Na₂CO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，
               1     2
           0.1×V   0.004
所以V=0.02L=20mL，所以橫坐標(biāo)為20mL的時候開始出現(xiàn)沉淀，
 CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl    
   1      1   
 0.008    0.1×V1
即V1=0.08L=80mL，也就是100ml的時刻沉淀達(dá)最大值，后來再滴入碳酸鈉沉淀不溶解，所以圖象為：，
故答案為：．

點評 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率的求算以及化學(xué)反應(yīng)速率的實驗測定，題目難度較大．