Question

5．某实验探究小组用如图1装置来研究影响浓氨水与生石灰反应制氨气的反应速率（实验在通风柜中进行）．

（1）有人认为：既然是以测定氨气的量来求反应速率，装置需再作改进，在上图中画出需改进的装置并注明所盛试剂的名称（不必考虑空气成分的作用）．
根据改进后的装置进行实验，通过测定产生等质量的NH₃所需的时间或相同时间内生成NH₃的质量可求反应速率v（NH₃）．为实现如表的实验目的，请完善以下实验方案（c（NH₃•H₂O）=15mol•L^-1、CaO的质量相同、若溶液的体积相同实验过程中温度变化基本相同）和实验结论（填写待测物理量及用字母表示的数据）

	实验目的	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的状态
实验1	实验1和实验2探究固体比表面积、实验1和实验3探究氨水浓度对v（NH3）的影响	30		粉末状
实验2		30
实验3		40	0

（2）根据实验1的结果绘制出如图2反应速率曲线．则
①若忽略溶液体积的变化，以氨水浓度变化量表示t₁～t₂时间内的反应速率为v（NH₃•H₂O）=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）（用代数式表示）；
②若将30mL浓氨水平均分三次加入粉末状CaO中，与实验1相比，0～t₁时反应速率快（填“快”、“慢”、“相等”或“无法确定”），其原因是a．起始氨水浓度大；b．氨水的体积少，（CaO与H₂O）反应放热使得溶液温度相对较高，反应消耗H₂O使得氨水浓度相对较大．

Answer 1

分析 （1）实验目的是通过装置反应前后质量变化来测氨气的产生速率，产生的氨气中有水蒸气，不能离开装置，否则产生误差；实验通过测定产生等质量的NH₃所需的时间或相同时间内生成NH₃的质量，可知氨气的反应速率；通过控制变量法设计实验；
（2）①根据图象计算t₁～t₂之间生成NH₃的物质的量，即消耗NH₃•H₂O的量，由于忽略溶液体积变化，所以v（NH₃•H₂O）=$\frac{△c}{△t}$；
②浓度和温度对反应速率的影响．

解答 解：（1）实验目的是通过装置反应前后质量变化来测氨气的产生速率，产生的氨气中有水蒸气，不能离开装置，否则产生误差，所以用装碱石灰的干燥管吸收水蒸气；实验通过测定产生等质量的NH₃所需的时间或相同时间内生成NH₃的质量，可知氨气的反应速率；实验1和实验2探究固体比表面积，让其他条件相同，氧化钙的状态不同，所以实验2为块状；实验1和实验3探究氨水浓度对v（NH₃）的影响，让氧化钙的状态相同，氨水的浓度不同，控制溶液的总体积相同，实验3说明总体积为40mL，所以实验1、2水的体积都为10mL，
故答案为：；产生等质量的NH₃所需的时间或相同时间内生成NH₃的质量；      

	实验目的	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的状态	产生等质量的NH3所需的时间t/s
实验1	实验1和实验2探究固体比表面积、实验1和实验3探究氨水浓度对v（NH3）的影响		10		t1
实验2			10	块状	t2
实验3				粉末状	t3

或

	实验目的	V（氨水）/mL	V（H2O）/mL	CaO的状态	相同时间内生成NH3的质量m/g
实验1	实验1和实验2探究固体比表面积、实验1和实验3探究氨水浓度对v（NH3）的影响		10		m1
实验2			10	块状	m2
实验3				粉末状	m3

；
（2）①t₁～t₂之间生成的NH₃为（m₂-m₁）g，物质的量为（m₂-m₁）/17 mol，即消耗了（m₂-m₁）/17 molNH₃•H₂O，由于忽略溶液体积变化，所以v（NH₃•H₂O）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17}$÷（40×10^-3）L÷（t₂-t₁）s=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）；
故答案为：v（NH₃•H₂O）=$\frac{25（{m}_{2}-{m}_{1}）}{17（{t}_{2}-{t}_{1}）}$mol/（L•s）；
②30mL浓氨水平均分三次加入粉末状CaO中，与实验1相比，0～t₁时反应速率更快，原因起始氨有两点，a．水浓度更大，氨水的体积少，b．CaO与H₂O反应放热使得溶液温度相对较高，反应消耗H₂O使得氨水浓度相对较大，
故答案为：a．水浓度更大，氨水的体积少；b．CaO与H₂O反应放热使得溶液温度相对较高，反应消耗H₂O使得氨水浓度相对较大．

点评 本题探究影响化学反应速率的因素，用控制变量法设计实验，化学反应速率的计算和浓度、温度对反应速率的影响的应用考查，难度适中．