问题 问答题

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
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.

__________________
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(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(NO32+
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).

答案

(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
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.

298粗颗粒1.00
308粗颗粒2.00
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,

1
2
CaCO3+HNO3=
1
2
Ca(NO32+
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

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