Question

某化學探究小組用HCl與大理石反應研究影響反應劇烈程度的因素．實驗溫度為25℃、35℃；大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，每次實驗取用含碳酸鈣60%的大理石10g；所用HCl的質(zhì)量分數(shù)為9.125%、18.25%，每次實驗HCl的用量為20mL（假設9.125%、18.25%的鹽酸的密度均為1g/em³；大理石中雜質(zhì)不與鹽酸反應）．
（1）反應原理：實驗中的化學方程式

 

．
（2）提出假設：HCl與大理石反應的劇烈程度與所用HCl的質(zhì)量分數(shù)、大理石規(guī)格、反應溫度有關．
（3）實驗設計與實施：完成以下實驗設計方案并實

實驗編號	T/℃	大理石 規(guī)格	HCl的質(zhì)量分數(shù)	完全反應的 時間/s	實驗目的
①	25	粗顆粒	18.25%	160	（Ⅰ）實驗①和②探究同體積下HCl的質(zhì)量分數(shù)對該反應劇烈程度的影響． （Ⅱ）實驗①和③探究溫度對該反應劇烈程度的影響． （Ⅲ）實驗①和④探究大理石規(guī)格對該反應劇烈程度的影響．
②				210
③	35	粗顆粒	18.25%	60
④				100

（4）實驗結(jié)論：

 

．
（5）繪制圖象：實驗①中CO₂質(zhì)量隨時問變化的關系如圖，借助簡單計算請在右圖中畫出實驗②和③中CO₂質(zhì)量隨時間變化關系的曲線（忽略溶液體積變化）．
說明：可以用鉛筆畫曲線．

Answer 1

分析：（1）實驗室中用HCl與大理石反應的化學方程式為：．
（3）聯(lián)系物理中學過的控制變量法，根據(jù)實驗設計方案中的實驗目的（Ⅰ）實驗①和②探究同體積下HCl質(zhì)量分數(shù)對該反應劇烈程度的影響，就可以得出其溫度和大理石規(guī)格應該是控制相同的；所以，實驗②中的空缺應該分別是25、粗顆粒和9.125%．同理，實驗④中的空缺應該分別是25、細顆粒和18.25%．
（4）根據(jù)實驗①和②探究時間（即160s和210s）可知，實驗①比②用時少；這就說明了實驗①比②反應劇烈．也就不難得出：在其他條件不變時，鹽酸質(zhì)量分數(shù)越大，反應越劇烈．同理可得，在其他條件不變時，溫度越高，反應越劇烈；固體的顆粒越小，反應越劇烈．所以，該實驗結(jié)論應該是：在其他條件不變時，鹽酸質(zhì)量分數(shù)越大，反應越劇烈；溫度越高，反應越劇烈；固體的顆粒越小，反應越劇烈．
（5）根據(jù)實驗①和②探究時所用的HCl質(zhì)量分數(shù)（即9.125%和18.25%），可以得出同體積下實驗①中的HCl是實驗②中的1/2．結(jié)合實驗①中CO₂質(zhì)量隨時間變化的關系圖，可以推得：實驗②的曲線中的縱坐標對應的每一個值均為實驗①的1/2．再根據(jù)實驗①和②探究時間（即160s和210s）可得，實驗②的曲線中的縱坐標在210s時是直線．
由于實驗①和②探究溫度對該反應劇烈程度的影響，并且升高溫度，反應劇烈程度增大，但是產(chǎn)生二氧化碳的量不變，所以實驗③的圖象曲線低利率變大．再根據(jù)實驗①和③探究時間（即160s和60s）可得，實驗③在60s時與實驗①高度相同．然后，結(jié)合數(shù)學中的描點連線繪圖法，進行細心地描點連線即可得出所要繪制的圖象．

解答：解：（1）實驗室中用HCl與大理石反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O．
（3）聯(lián)系物理中學過的控制變量法，根據(jù)實驗①和②探究同體積下HCl質(zhì)量分數(shù)對該反應劇烈程度的影響，就可以得出其溫度和大理石規(guī)格應該是控制相同的；所以，實驗②中的空缺應該分別是25、粗顆粒和9.125%．同理，實驗④中的空缺應該分別是25、細顆粒和18.25%．即

實驗編號	T/℃	大理石規(guī)格	HCl的質(zhì)量分數(shù)
②	25	粗顆粒	9.125%
④	25	細顆粒	18.25%

（4）根據(jù)實驗①和②探究時間（即160s和210s）可知，實驗①比②用時少；這就說明了實驗①比②反應劇烈．也就不難得出：在其他條件不變時，鹽酸質(zhì)量分數(shù)越大，反應越劇烈．同理可得，在其他條件不變時，溫度越高，反應越劇烈；固體的顆粒越小，反應越劇烈．所以，該實驗結(jié)論應該是：在其他條件不變時，鹽酸質(zhì)量分數(shù)越大，反應越劇烈；溫度越高，反應越劇烈；固體的顆粒越小，反應越劇烈．
（5）根據(jù)實驗①和②探究時所用的HCl質(zhì)量分數(shù)（即9.125%和18.25%），可以得出同體積下實驗①中的HCl是實驗②中的

1

2

．結(jié)合實驗①中CO₂質(zhì)量隨時間變化的關系圖，可以推得：實驗②的曲線中的縱坐標對應的每一個值均為實驗①的

1

2

．再根據(jù)實驗①和②探究時間（即160s和210s）可得，實驗②的曲線中的縱坐標在210s時是直線．
由于實驗①和②探究溫度對該反應劇烈程度的影響，并且實驗得出升高溫度，反應劇烈程度增大，但是產(chǎn)生二氧化碳的量不變，所以實驗③的圖象曲線低利率變大．再根據(jù)實驗①和③探究時間（即160s和60s）可得，實驗③在60s時與實驗①高度相同．即：

點評：此題是綜合性很強的一道題，考查的點多面廣．它不但考查了影響化學反應速率的因素，而且考查了二氧化碳的實驗室反應原理，還考查了有關的化學方程式的書寫，更考查了根據(jù)有關的實驗數(shù)據(jù)和計算推導進行繪制圖象的能力．解答此類題目時，只有抓住實驗目的，結(jié)合物理中學過的控制變量法，進行細致的思考、推斷和計算，然后，結(jié)合數(shù)學中的描點連線繪圖法，細心地進行描點連線；才可達到柳暗花明又一村的理想境界，最終準確無誤地解答出各個問題．