Question

（12分）某自主學(xué)習(xí)小組用HNO₃與大理石反應(yīng)過程中質(zhì)量減小的方法，探究影響反應(yīng)速率的因素。所用HNO₃濃度為1.00mol·L^－1、2.00 mol·L^－1，大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)溫度為298 K、308 K，每次實(shí)驗(yàn)HNO₃的用量為25.0 mL，大理石用量為10.00g。

(1)請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，并在實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粰谥刑畛鰧��?yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol·L－1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
①	298	粗顆粒	2.00	(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對該反應(yīng)速率的影響； (Ⅱ)實(shí)驗(yàn)①和＿＿探究溫度對該反應(yīng)速率的影響； (Ⅲ)實(shí)驗(yàn)①和＿＿探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)速率的影響。
②
③		粗顆粒
④

 (2)實(shí)驗(yàn)①中CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系見下圖：依據(jù)反應(yīng)方程式CaCO₃＋HNO₃Ca(NO₃)₂＋CO₂↑＋H₂O，計(jì)算實(shí)驗(yàn)①在70－90 s范圍內(nèi)HNO₃的平均反應(yīng)速率(忽略溶液體積變化，寫出計(jì)算過程)。

 

Answer 1

 

(1)實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	大理石規(guī)格	HNO3濃度/mol·L－1	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
①	298	粗顆粒	2.00	⑴實(shí)驗(yàn)①和②探究HNO3濃度對該反應(yīng)速率的影響； ⑵實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響。 ⑶實(shí)驗(yàn)①和④探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)的影響。
②	298	粗顆粒	1.00
③	308	粗顆粒	2.00
④	298	細(xì)顆粒	2.00

(2) 1/110 mol·L^－1·S^－1

解析:（1）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)①和②探究HNO₃濃度對該反應(yīng)速率的影響，所以必須保證溶液的溫度和固體的表面積相同。要探究溫度對該反應(yīng)速率的影響，就必須讓硝酸的濃度和固體的表面積相同，所以實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)③探究溫度對該反應(yīng)速率的影響。要探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)速率的影響，就必須讓硝酸的濃度和溶液溫度相同，所以實(shí)驗(yàn)①和④探究大理石規(guī)格(粗、細(xì))對該反應(yīng)速率的影響。

（2）反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化量來表示。根據(jù)圖像可知70至90S，CO₂生成的質(zhì)量為：m(CO₂)0.95－0.85＝0.1g，物質(zhì)的量為。根據(jù)方程式比例可知消耗HNO₃的物質(zhì)的量為：n(HNO₃)＝。因?yàn)槿芤后w積為25ml＝0.025L，所以HNO₃減少的濃度Δc(HNO₃)＝2/11 mol/L。反應(yīng)的時(shí)間t＝90s－70s＝20s，所以HNO₃在70s－90S范圍內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(HNO₃)＝Δc(HNO₃)/t＝1/110 mol·L^－1·S^－1(小數(shù)也可以)