Question

【題目】為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下三套實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）上述3個(gè)裝置中，不能證明“銅與濃硝酸反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)”的是_______。(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)

①M為鈉，則實(shí)驗(yàn)過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是__________________；

②觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，則說明M溶于水______（填“一定是放熱反應(yīng)”“一定是吸熱反應(yīng)”或“可能是放熱反應(yīng)”），理由是_____________________________；

③若觀察到燒杯里的玻璃管內(nèi)形成一段水柱，則M可能是_______________。

（2）某同學(xué)選用裝置Ⅰ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)前U形管里液面左右相平），在甲試管里加入適量氫氧化鋇溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是________________，說明該反應(yīng)屬于______（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（3）為探究固體M溶于水的熱量變化情況，選擇裝置Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（在甲中進(jìn)行）。M為鈉，則實(shí)驗(yàn)過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是_________________；

（4）至少有兩種實(shí)驗(yàn)方法能證明超氧化鉀與水的反應(yīng)（4KO2＋2H2O＝4KOH＋3O2↑）是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。

方法①：選擇上述裝置__________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應(yīng)是________反應(yīng)。

Answer 1

【答案】Ⅲ 產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導(dǎo)管內(nèi)形成一段液柱 可能是放熱反應(yīng) 某些物質(zhì)（如濃硫酸）溶于水放熱，但不是放熱反應(yīng) 硝酸銨 左端液柱降低，右端液柱升高 放熱 產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導(dǎo)管內(nèi)形成一段液柱 Ⅰ（或Ⅱ） 放熱

【解析】

裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產(chǎn)生氣泡判斷反應(yīng)放熱還是吸熱；而裝置Ⅲ是將生成的氣體直接通入水中，無法判斷該反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)。據(jù)此判斷。

（1）裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應(yīng)是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產(chǎn)生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應(yīng)放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個(gè)銅與濃硝酸反應(yīng)并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。

①若M為鈉，鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量使大試管中溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，所以右邊燒杯中有氣泡產(chǎn)生。冷卻后大試管中溫度降低，壓強(qiáng)減小，右邊燒杯中的導(dǎo)管會(huì)形成一端液柱；

②若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，說明M溶于水放出熱量，由于放熱反應(yīng)一定屬于化學(xué)變化，而有熱量放出不一定為化學(xué)變化，所以不一定屬于放熱反應(yīng)，如濃硫酸溶于水會(huì)放出熱量，但是不屬于放熱反應(yīng)；

③若觀察到燒杯里的玻璃管內(nèi)形成一段水柱，說明M溶于水后導(dǎo)致大試管中溫度降低，壓強(qiáng)減小，證明M溶于水為吸熱過程，溶于水能夠吸收熱量的物質(zhì)有：硝酸銨等；

（2）氫氧化鋇與硫酸反應(yīng)屬于中和反應(yīng)，中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，所以錐形瓶中氣體受熱膨脹，導(dǎo)致U型管左端液柱降低，右端液柱升高；

（3）M為鈉，鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量使大試管中溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，所以右邊燒杯中有氣泡產(chǎn)生。冷卻后大試管中溫度降低，壓強(qiáng)減小，右邊燒杯中的導(dǎo)管會(huì)形成一端液柱；

（4）至少有兩種實(shí)驗(yàn)方法能證明超氧化鉀與水的反應(yīng)（4KO2＋2H2O＝4KOH＋3O2↑）是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)：方法①：選擇上述裝置Ⅰ（或Ⅱ）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，Ⅰ裝置右邊U型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或燒杯中導(dǎo)管中有氣泡放出），證明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應(yīng)放出大量熱，使棉花燃燒，證明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。