Question

為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實驗小組設(shè)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(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(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溶于水的熱效應(yīng)，選擇裝置Ⅱ進(jìn)行實驗（反應(yīng)在甲中進(jìn)行）．①若M為鈉，則實驗過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）至少有兩種實驗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(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

考點：探究吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）裝置Ⅰ和Ⅱ都可以分別通過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)；根據(jù)書寫知識寫出溶于水能夠吸收熱量的試劑；
（4）利用裝置Ⅰ或Ⅱ都可以驗證該反應(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)．

解答： 解：（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)我放熱反應(yīng)，放熱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)管會形成一端液柱，
故答案為：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；
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，而有熱量放出的反應(yīng)不一定為化學(xué)變化，所以不一定屬于放熱反應(yīng)，如濃硫酸溶于水會放出熱量，但是不屬于放熱反應(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、氯化銨等，
故答案為：硝酸銨；
（4）至少有兩種實驗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(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)，
故答案為：Ⅰ（或Ⅱ）；放熱．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，題目難度中等，注意掌握探究反應(yīng)熱效應(yīng)的常用方法，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生實驗綜合分析能力，特別是實驗的評價和根據(jù)實驗現(xiàn)象推理的能力．