Question

某研究性学习小组用HNO₃与大理石反应过程中质量减小的方法，探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
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

（2）实验①中CO₂质量随时间变化的关系见图：

依据反应方程式

1

2

CaCO₃+HNO₃═

1

2

Ca（NO₃）₂+

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（忽略溶液体积变化，写出计算过程）．

Answer 1

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．

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-0.85g=0.1g，物质的量为n（CO₂）=

0.1

44

mol，
由

1

2

CaCO₃+HNO₃=

1

2

Ca（NO₃）₂+

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）=

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）=

△c

△t

=

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．

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．