Question

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1.00 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10.00 g。

（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
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+HNO₃=Ca(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）。

（3）请在答题卡的框图中，画出实验②、③和④中CO₂质量随时间变化关系的预期结果示意图。

Answer 1

（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）

m（CO2）0.95-0.85=0.1g

n（HNO3）0.1/22=1/220mol

△c（HNO3）=2/11 mol/L

t=90-70=20s

v（HNO3）=△c（HNO3）/t == 1/110 mol·L-1·S-1

（3）作图略

解析:

（2）70至90S，CO2生成的质量为：m（CO2）0.95-0.85=0.1g

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

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

反应的时间t=90-70=20s

所以HNO3在70-90S范围内的平均反应速率为

v（HNO3）=△c（HNO3）/t == 1/110 mol·L-1·S-1

（3）作图要点：因为实验①HNO3与大理石恰好完全反应；

实验②中，HNO3不足量，纵坐标对应的每一个值均为原来的1/2；

实验③④的图象类似，恰好完全反应，但反应条件改变，升高温度与大理石细颗粒增大表面积可加快反应速率。所以图象曲线斜率变大，平衡位置纵坐标与实验①相同。