Question

某探究小组用测量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。限选试剂：1.00 mol·L^-1 HNO₃、2.00 mol·L^-1 HNO₃，细颗粒大理石、粗颗粒大理石，35 ℃水浴。

(1)他们能完成哪些因素对速率影响的探究?

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(2)请根据能进行的探究内容，填写以下实验设计表，完成探究实验：

(3)整个实验中应控制的不变量是硝酸溶液体积和                 。

(4)该实验小组用如图实验装置进行实验。

①除电子天平、干燥管、锥形瓶、药匙、胶塞等仪器外，必需的实验仪器还有        。

②干燥管中应放置的试剂是               。

A.碱石灰            B.无水CaCl₂

C.P₂O₅固体           D.浓硫酸

③若撤除干燥管装置，所测速率            (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

Answer

(1)硝酸浓度、温度、大理石表面积

(2)

实验编号

T/℃

大理石规格

HNO3浓度/mol·L-1

①

常温

粗颗粒

2.00

②

常温

粗颗粒

1.00

③

35 ℃水浴

粗颗粒

2.00

④

常温

细颗粒

2.00

(3)CaCO3 质量 (4)①秒表、量筒 ②B、C ③偏大

【解析】解答本题时应注意以下三点：

(1)根据所给数据分析影响反应速率的因素。

(2)分析外界因素对反应速率的影响时，要采取变量控制的方法，控制只有一个因素发生变化，其他因素不变。

(3)考虑减小误差所采取的措施。

(1)根据所给的试剂可知有两种不同浓度的硝酸，因此可比较浓度对反应速率的影响；有两种不同状态的大理石，因此可比较固体表面积对反应速率的影响；还有35 ℃水浴，因此可比较温度对反应速率的影响。

(2)因为①与②的不同是HNO3浓度不同，所以其他的因素应该相同。若①中大理石为粗颗粒，则②中大理石为粗颗粒，温度为常温。①与②研究的是HNO3浓度对反应速率的影响；①③中HNO3的浓度相同，可以控制温度变化，碳酸钙都为粗颗粒分析温度对反应速率的影响；①④中HNO3浓度相同，可改变CaCO3的状态，比较常温下粗颗粒与粉末状CaCO3时的反应速率快慢。其他合理答案也可。

(3)反应过程中除了控制硝酸溶液的体积相同外，还要控制CaCO3的质量相同。

(4)①根据图中装置可知要测定单位时间内烧杯内减少的质量，把减少的质量看作是CO2的质量。所以还需要用量筒量取所需HNO3体积及秒表计算所需时间。

②干燥CO2且不能让水蒸气逸出，需要酸性干燥剂或中性干燥剂，B、C都可以。

③若不用干燥装置，则相同时间内减少的质量增大，认为生成的CO2增大，反应速率值偏大。