Question

某學習小組通過測定大理石與硝酸反應過程中體系質量的變化，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的用量均為25.0mL、大理石用量均為10.00g．

（1）請完成以下實驗設計：

實驗目的	實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	c（HNO3）  mol/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；）	①	298	粗顆粒	2.00
②
③
④

（2）實驗①中CO₂質量隨時間變化的關系見下圖：

忽略溶液體積變化，計算實驗①在40s﹣100s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應速率（保留2位小數(shù)）：　　．

（3）請在答題紙上，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．

Answer 1

考點：

探究影響化學反應速率的因素．

專題：

化學反應速率專題．

分析：

（1）根據(jù)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40﹣100s二氧化碳的增加量，再根據(jù)方程式計算硝酸的量，然后計算實驗①在40﹣100s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應速率；

（3）根據(jù)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，其它條件必須相同；實驗①④中只有大理石規(guī)格不同，其它條件完全相同，

故答案為：

實驗編號	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol•L﹣1
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40﹣100s，CO₂生成的質量為m（CO₂）=1.00g﹣0.50g=0.50g，物質的量為n（CO₂）=mol≈0.0114mol，

由CaCO₃+HNO₃═Ca（NO₃）₂+CO₂↑+H₂O可知，消耗HNO₃的物質的量為n（HNO₃）=0.0114mol×2=0.0228，

又溶液體積為25ml=0.025L，所以HNO₃減少的濃度△c（HNO₃）==0.912mol•L^﹣1，

反應的時間t=100s﹣40s=60s

所以HNO₃在70﹣90S范圍內(nèi)的平均反應速率為v（HNO₃）==≈0.015mol•L^﹣1•S^﹣1，

故答案為：0.015mol•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(jù)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．