Question

（2008?廣東）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、2.00mol/L，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)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(guī)格	HNO3濃度	實驗目的
①	298	粗顆粒	2.00mol/L	（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(guī)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

0.01mol?L^-1?S^-1

 （忽略溶液體積變化）．
（3）請在框圖中，畫出實驗②和③中CO₂質量隨時間變化關系的預期結果示意圖．

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）根據②、③的硝酸用量及溫度、大理石規(guī)格，對比①畫出實驗②和③中CO₂質量隨時間變化關系的預期結果示意圖．

解答：解：（1）由實驗目的可知，探究濃度、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(guī)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(guī)格不同，故答案為：

實驗編號	T/K	大理石規(guī)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(guī)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

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）=0.025mol×2=0.005mol，
又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）=0.2mol?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）=

△c

△t

=0.01mol?L^-1?S^-1，
故答案為：0.01mol?L^-1?S^-1；
（3）由于②硝酸濃度是①的一半，所以反應速率比①小，生成的二氧化碳是①的一半；
③中的硝酸濃度與①相同，所以生成的二氧化碳物質的量相等，但是溫度③最高，反應速率最快，
根據以上畫出實驗②和③中CO₂質量隨時間變化關系的預期結果示意圖為：
，故答案為：．

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．