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+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）。

（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	(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
②	298	粗颗粒	1.00
③	308	粗颗粒	2.00
④	298	细颗粒	2.00

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

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

③溶液体积为25 mL=0.025 L，所以HNO₃减少的浓度Δc(HNO₃)=2/11 mol·L^-1

④反应的时间t=90 s-70 s=20 s

⑤所以HNO₃在70—90 s范围内的平均反应速率为v(HNO₃)=Δc(HNO₃)/t=1/110 mol·L^-1·s^-1

（3）作图略

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。