题目内容

某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素.所用HNO3浓度为1.00mol?L-1、2.00mol?L-1,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为298K、308K,每次实验HNO3的用量为25.0mL、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
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)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
1
2
CaCO3+HNO3=
1
2
Ca(NO32+
1
2
CO2↑+
1
2
H2O,计算实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率为(忽略溶液体积变化,)
 
(图中70-90s间CO2的质量增加了0.1g)
(3)预期实验结果是(比较三组实验速率的快慢,用代号)
 
 
 

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分析:(1)根据实验的目的和影响化学反应速率的因素来设计实验;
(2)由CO2质量随时间变化的关系图得出70-90s二氧化碳的增加量,再根据方程式计算硝酸的量,然后计算实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率;
(3)浓度越大,反应速率越快、温度越高,反应速率越快、大理石的颗粒越小,反应速率越快,据此进行解答.
解答:解:(1)由实验目的可知,探究浓度、温度、接触面积对化学反应速率的影响,
则实验①②的温度、大理石规格相同,只有浓度不同,实验①③中只有温度不同,实验①④中只有大理石规格不同,
故答案为:
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol?L-1 实验目的
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③探究温度对该反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和④探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响.
298 粗颗粒 1.00
308 粗颗粒 2.00
298 细颗粒 2.00
(2)由图可知70至90S,CO2生成的质量为m(CO2)=0.95g-0.85g=0.1g,物质的量为n(CO2)=
0.1
44
mol,
根据
1
2
CaCO3+HNO3=
1
2
Ca(NO32+
1
2
CO2↑+
1
2
H2O可知,消耗HNO3的物质的量为n(HNO3)=
0.1
44
mol×2=
1
220
mol,
又溶液体积为25ml=0.025L,所以HNO3减少的浓度△c(HNO3)=
1
220
mol
0.025L
=
2
11
mol?L-1
反应的时间△t=90s-70s=20s
所以HNO3在70-90S范围内的平均反应速率为v(HNO3)=
2
11
20s
mol?L-1?S-1=
1
110
mol?L-1?S-1
答:实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率为
1
110
mol?L-1?S-1
(3)实验①和②中,①中硝酸的浓度较大,反应速率大于②;①和③中,③中温度高于①,所以③的反应速率大于①;①和④中,④的大理石表面积较大,反应速率会大于①,
故答案为:①>②;①<③;①<④.
点评:本题考查化学反应速率的影响因素及反应速率的计算,难度中等,注意信息中提高的条件及图象的分析是解答的关键,较好的考查学生综合应用知识的能力.
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