Question

（12分）某自主学习小组用HNO₃与大理石反应过程中质量减小的方法，探究影

反应速率的因素。所用HNO₃浓度为1.00 mol·L^－1、2.00 mol·L^－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO₃的用量为25.0 mL，大理石用量为10.00g。

(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

实验编号	T/K	大理石规格	HNO3浓度/mol·L－1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响； (Ⅱ)实验①和＿＿探究温度对该反应速率的影响； (Ⅲ)实验①和＿＿探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。
②
③		粗颗粒
④

(2)实验①中CO₂质量随时间变化的关系见下图：依据反应方程式CaCO₃＋HNO₃Ca(NO₃)₂＋CO₂↑＋H₂O，计算实验①在70－90 s范围内HNO₃的平均反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程)。

 

Answer 1

【答案】

 

(1)实验编号	T/K	大理石规格	HNO3浓度/mol·L－1	实验目的
①	298	粗颗粒	2.00	⑴实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响； ⑵实验①和③探究温度对该反应速率的影响。 ⑶实验①和④探究大理石规格(粗、细)对该反应的影响。
②	298	粗颗粒	1.00
③	308	粗颗粒	2.00
④	298	细颗粒	2.00

(2)①70至90S，CO₂生成的质量为：m(CO₂)0.95－0.85＝0.1g

②根据方程式比例，可知消耗HNO₃的物质的量为：n(HNO₃)0.1/22＝1/220mol

③溶液体积为25ml＝0.025L，所以HNO₃减少的浓度Δc(HNO₃)＝2/11 mol/L

④反应的时间t＝90－70＝20s

⑤所以HNO₃在70－90S范围内的平均反应速率为

v(HNO₃)＝Δc(HNO₃)/t＝1/110 mol·L^－1·S^－1(小数也可以)

【解析】（1）实验①和②探究HNO₃浓度对该反应速率的影响，所以温度和大理石规格是完全相同的，而硝酸的浓度不同。实验①和③的大理石规格相同，所以实验①和③探究温度对该反应速率的影响，即反应的温度不同，大理石规格和硝酸的浓度均相同。根据以上分析可判断，实验①和④是探究大理石规格(粗、细)对该反应的影响，因此反应的温度和硝酸的浓度要相同。

（2）考查化学反应速率的计算。化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像可以计算出70至90S内生成的CO₂的体积，然后根据反应式可计算出消耗的硝酸的物质的量，最后计算其反应速率。