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)了如圖所示三套實(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____。

(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(shuō)明該反應(yīng)屬于____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(3)為探究固體M溶于水的熱效應(yīng)，選擇裝置Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(反應(yīng)在甲中進(jìn)行)。

①若M為鈉,則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是_______________________

②若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，則說(shuō)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)”)；

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____。

(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+2H2O4KOH+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(shuō)明該反應(yīng)是____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

Answer 1

【答案】Ⅲ 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)形成一段水柱 可能是放熱反應(yīng) NH4NO3 “I” 或“Ⅱ” 放熱

【解析】

（1）裝置Ⅰ和Ⅱ都可以分別通過(guò)右邊裝置中液面變化、是否有氣泡判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱，而裝置Ⅲ是將生成的氣體直接通入水中，無(wú)法判斷該反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)；
（2）酸堿中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱使錐形瓶中溫度升高，氣體體積增大，據(jù)此判斷U型管中液面的變化；

（3）鈉與水的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高導(dǎo)致大試管中氣體受熱壓強(qiáng)增大，燒杯中有氣泡產(chǎn)生，冷卻后體積減小，壓強(qiáng)減小，導(dǎo)管中會(huì)形成水柱；M溶于水放出熱量，不一定為化學(xué)變化，則不一定屬于放熱反應(yīng)；
（4）利用裝置Ⅰ或Ⅱ都可以驗(yàn)證該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；棉花燃燒，證明反應(yīng)中放出大量熱，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

(1)裝置Ⅰ可通過(guò)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(guò)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)，

故答案為：Ⅲ；

(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，

故答案為：左端液柱降低，右端液柱升高；放熱；

(3))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，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱，

故答案為：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)形成一段水柱；

②若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明M溶于水可能放出熱量，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)，某些物質(zhì)(如氫氧化鈉)溶于水放熱，但不是化學(xué)反應(yīng)，

故答案為：可能是放熱反應(yīng)；

③若觀察到燒杯里的玻璃管內(nèi)形成一段水柱，說(shuō)明裝置中氣體的壓強(qiáng)減小，則M可能是硝酸銨，硝酸銨溶于水，吸收熱量，溫度降低，氣體壓強(qiáng)減小，

故答案為：NH4NO3；

(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)；

故答案為：Ⅰ(或Ⅱ)；

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(shuō)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)，

故答案為：放熱。