Question

【題目】為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如下三套實驗裝置：

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

①M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現象是__________________；

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

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

（2）某同學選用裝置Ⅰ進行實驗（實驗前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象是________________，說明該反應屬于______（填“吸熱”或“放熱”）反應。

（3）為探究固體M溶于水的熱量變化情況，選擇裝置Ⅱ進行實驗（在甲中進行）。M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現象是_________________；

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

方法①：選擇上述裝置__________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）進行實驗；

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

Answer 1

【答案】Ⅲ 產生氣泡，反應完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導管內形成一段液柱 可能是放熱反應 某些物質（如濃硫酸）溶于水放熱，但不是放熱反應 硝酸銨 左端液柱降低，右端液柱升高 放熱 產生氣泡，反應完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導管內形成一段液柱 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是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷反應放熱還是吸熱；而裝置Ⅲ是將生成的氣體直接通入水中，無法判斷該反應是吸熱還是放熱反應。據此判斷。

（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是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應是放熱反應還是吸熱反應。

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

②若觀察到燒杯里產生氣泡，說明M溶于水放出熱量，由于放熱反應一定屬于化學變化，而有熱量放出不一定為化學變化，所以不一定屬于放熱反應，如濃硫酸溶于水會放出熱量，但是不屬于放熱反應；

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

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

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

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

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