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______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CO
2质量随时间变化的关系见图:

依据反应方程式CaCO3+HNO3═Ca(NO3)2+CO2↑+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).
(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,CO
2生成的质量为m(CO
2)=0.95g-0.85g=0.1g,物质的量为n(CO
2)=
mol,
由CaCO3+HNO3=Ca(NO3)2+CO2↑+H2O可知消耗HNO3的物质的量为n(HNO3)=mol×2=mol,
又溶液体积为25ml=0.025L,所以HNO3减少的浓度△c(HNO3)=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)==mol•L-1•S-1,
答:实验①在70-90s范围内HNO3的平均反应速率为mol•L-1•S-1.