Question

16．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．
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
③
④

实验①中CO₂质量随时间变化的关系如图：
实验①在70-90s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）为由图可知70至90S，CO₂生成的质量为m（CO₂）=0.95g-0.84g=0.11g，物质的量为n（CO₂）=0.0025mol，
由$\frac{1}{2}$CaCO₃+HNO₃═$\frac{1}{2}$Ca（NO₃）₂+$\frac{1}{2}$CO₂↑+$\frac{1}{2}$H₂O可知消耗HNO₃的物质的量为n（HNO₃）=0.0025mol×2=0.005mol，
又溶液体积为25ml=0.025L，所以HNO₃减少的浓度△c（HNO₃）=$\frac{△n}{V}$=$\frac{0.005mol}{0.025L}$=0.2mol•L^-1，
反应时间为90s-70s=20s，所以HNO₃在70-90S范围内的平均反应速率为v（HNO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol•{L}^{-1}}{20s}$=0.01mol•L^-1•S^-1，
答：70-90s范围内HNO₃的平均反应速率为0.01mol•L^-1•S^-1．．

Answer 1

分析 （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，用控制变量法进行设计；
（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．

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
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）由图可知70至90S，CO₂生成的质量为m（CO₂）=0.95g-0.84g=0.11g，物质的量为n（CO₂）=0.0025mol，
由$\frac{1}{2}$CaCO₃+HNO₃═$\frac{1}{2}$Ca（NO₃）₂+$\frac{1}{2}$CO₂↑+$\frac{1}{2}$H₂O可知消耗HNO₃的物质的量为n（HNO₃）=0.0025mol×2=0.005mol，
又溶液体积为25ml=0.025L，所以HNO₃减少的浓度△c（HNO₃）=$\frac{△n}{V}$=$\frac{0.005mol}{0.025L}$=0.2mol•L^-1，
反应时间t=90s-70s=20s，所以HNO₃在70-90S范围内的平均反应速率为v（HNO₃）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.2mol•{L}^{-1}}{20s}$=0.01mol•L^-1•S^-1，
答：70-90s范围内HNO₃的平均反应速率为0.01mol•L^-1•S^-1．

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，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．