Question

某化學(xué)探究小組用HCl與大理石反應(yīng)研究影響反應(yīng)劇烈程度的因素．實(shí)驗(yàn)溫度為25℃、35℃；大理石有細(xì)顆粒與粗顆粒兩種規(guī)格，每次實(shí)驗(yàn)取用含碳酸鈣60%的大理石10g；所用HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.125%、18.25%，每次實(shí)驗(yàn)HCl的用量為20mL（假設(shè)9.125%、18.25%的鹽酸的密度均為1g/em³；大理石中雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)）．
（1）反應(yīng)原理：實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)方程式

 

．
（2）提出假設(shè)：HCl與大理石反應(yīng)的劇烈程度與所用HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、大理石規(guī)格、反應(yīng)溫度有關(guān)．
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施：完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案并實(shí)

實(shí)驗(yàn)編號	T/℃	大理石 規(guī)格	HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)	完全反應(yīng)的 時(shí)間/s	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①	25	粗顆粒	18.25%	160	（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)①和②探究同體積下HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對該反應(yīng)劇烈程度的影響． （Ⅱ）實(shí)驗(yàn)①和③探究溫度對該反應(yīng)劇烈程度的影響． （Ⅲ）實(shí)驗(yàn)①和④探究大理石規(guī)格對該反應(yīng)劇烈程度的影響．
②				210
③	35	粗顆粒	18.25%	60
④				100

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

 

．
（5）繪制圖象：實(shí)驗(yàn)①中CO₂質(zhì)量隨時(shí)問變化的關(guān)系如圖，借助簡單計(jì)算請?jiān)谟覉D中畫出實(shí)驗(yàn)②和③中CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線（忽略溶液體積變化）．
說明：可以用鉛筆畫曲線．

Answer 1

分析：（1）實(shí)驗(yàn)室中用HCl與大理石反應(yīng)的化學(xué)方程式為：．
（3）聯(lián)系物理中學(xué)過的控制變量法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模á瘢��?shí)驗(yàn)①和②探究同體積下HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)對該反應(yīng)劇烈程度的影響，就可以得出其溫度和大理石規(guī)格應(yīng)該是控制相同的；所以，實(shí)驗(yàn)②中的空缺應(yīng)該分別是25、粗顆粒和9.125%．同理，實(shí)驗(yàn)④中的空缺應(yīng)該分別是25、細(xì)顆粒和18.25%．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)間（即160s和210s）可知，實(shí)驗(yàn)①比②用時(shí)少；這就說明了實(shí)驗(yàn)①比②反應(yīng)劇烈．也就不難得出：在其他條件不變時(shí)，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越劇烈．同理可得，在其他條件不變時(shí)，溫度越高，反應(yīng)越劇烈；固體的顆粒越小，反應(yīng)越劇烈．所以，該實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)該是：在其他條件不變時(shí)，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越劇烈；溫度越高，反應(yīng)越劇烈；固體的顆粒越小，反應(yīng)越劇烈．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)所用的HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)（即9.125%和18.25%），可以得出同體積下實(shí)驗(yàn)①中的HCl是實(shí)驗(yàn)②中的1/2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)①中CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，可以推得：實(shí)驗(yàn)②的曲線中的縱坐標(biāo)對應(yīng)的每一個(gè)值均為實(shí)驗(yàn)①的1/2．再根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)間（即160s和210s）可得，實(shí)驗(yàn)②的曲線中的縱坐標(biāo)在210s時(shí)是直線．
由于實(shí)驗(yàn)①和②探究溫度對該反應(yīng)劇烈程度的影響，并且升高溫度，反應(yīng)劇烈程度增大，但是產(chǎn)生二氧化碳的量不變，所以實(shí)驗(yàn)③的圖象曲線低利率變大．再根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和③探究時(shí)間（即160s和60s）可得，實(shí)驗(yàn)③在60s時(shí)與實(shí)驗(yàn)①高度相同．然后，結(jié)合數(shù)學(xué)中的描點(diǎn)連線繪圖法，進(jìn)行細(xì)心地描點(diǎn)連線即可得出所要繪制的圖象．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室中用HCl與大理石反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O．
（3）聯(lián)系物理中學(xué)過的控制變量法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究同體積下HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)對該反應(yīng)劇烈程度的影響，就可以得出其溫度和大理石規(guī)格應(yīng)該是控制相同的；所以，實(shí)驗(yàn)②中的空缺應(yīng)該分別是25、粗顆粒和9.125%．同理，實(shí)驗(yàn)④中的空缺應(yīng)該分別是25、細(xì)顆粒和18.25%．即

實(shí)驗(yàn)編號	T/℃	大理石規(guī)格	HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
②	25	粗顆粒	9.125%
④	25	細(xì)顆粒	18.25%

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)間（即160s和210s）可知，實(shí)驗(yàn)①比②用時(shí)少；這就說明了實(shí)驗(yàn)①比②反應(yīng)劇烈．也就不難得出：在其他條件不變時(shí)，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越劇烈．同理可得，在其他條件不變時(shí)，溫度越高，反應(yīng)越劇烈；固體的顆粒越小，反應(yīng)越劇烈．所以，該實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)該是：在其他條件不變時(shí)，鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，反應(yīng)越劇烈；溫度越高，反應(yīng)越劇烈；固體的顆粒越小，反應(yīng)越劇烈．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)所用的HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)（即9.125%和18.25%），可以得出同體積下實(shí)驗(yàn)①中的HCl是實(shí)驗(yàn)②中的

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．結(jié)合實(shí)驗(yàn)①中CO₂質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，可以推得：實(shí)驗(yàn)②的曲線中的縱坐標(biāo)對應(yīng)的每一個(gè)值均為實(shí)驗(yàn)①的

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．再根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②探究時(shí)間（即160s和210s）可得，實(shí)驗(yàn)②的曲線中的縱坐標(biāo)在210s時(shí)是直線．
由于實(shí)驗(yàn)①和②探究溫度對該反應(yīng)劇烈程度的影響，并且實(shí)驗(yàn)得出升高溫度，反應(yīng)劇烈程度增大，但是產(chǎn)生二氧化碳的量不變，所以實(shí)驗(yàn)③的圖象曲線低利率變大．再根據(jù)實(shí)驗(yàn)①和③探究時(shí)間（即160s和60s）可得，實(shí)驗(yàn)③在60s時(shí)與實(shí)驗(yàn)①高度相同．即：

點(diǎn)評：此題是綜合性很強(qiáng)的一道題，考查的點(diǎn)多面廣．它不但考查了影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，而且考查了二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)原理，還考查了有關(guān)的化學(xué)方程式的書寫，更考查了根據(jù)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算推導(dǎo)進(jìn)行繪制圖象的能力．解答此類題目時(shí)，只有抓住實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�結(jié)合物理中學(xué)過的控制變量法，進(jìn)行細(xì)致的思考、推斷和計(jì)算，然后，結(jié)合數(shù)學(xué)中的描點(diǎn)連線繪圖法，細(xì)心地進(jìn)行描點(diǎn)連線；才可達(dá)到柳暗花明又一村的理想境界，最終準(zhǔn)確無誤地解答出各個(gè)問題．