Question

为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：

（1）上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_______。(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)

①M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是__________________；

②观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水______（填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”），理由是_____________________________；

③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是_______________。

（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前U形管里液面左右相平），在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是________________，说明该反应属于______（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）为探究固体M溶于水的热量变化情况，选择装置Ⅱ进行实验（在甲中进行）。M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_________________；

（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（4KO₂＋2H₂O＝4KOH＋3O₂↑）是放热反应还是吸热反应。

方法①：选择上述装置__________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）进行实验；

方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是________反应。

Answer

Ⅲ 产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱 可能是放热反应 某些物质（如浓硫酸）溶于水放热，但不是放热反应 硝酸铵 左端液柱降低，右端液柱升高 放热 产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱 Ⅰ（或Ⅱ） 放热

【解析】

装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断反应放热还是吸热；而装置Ⅲ是将生成的气体直接通入水中，无法判断该反应是吸热还是放热反应。据此判断。

（1）装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。

①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生。冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱；

②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出不一定为化学变化，所以不一定属于放热反应，如浓硫酸溶于水会放出热量，但是不属于放热反应；

③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水为吸热过程，溶于水能够吸收热量的物质有：硝酸铵等；

（2）氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U型管左端液柱降低，右端液柱升高；

（3）M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气体压强增大，所以右边烧杯中有气泡产生。冷却后大试管中温度降低，压强减小，右边烧杯中的导管会形成一端液柱；

（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（4KO2＋2H2O＝4KOH＋3O2↑）是放热反应还是吸热反应：方法①：选择上述装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，Ⅰ装置右边U型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或烧杯中导管中有气泡放出），证明该反应为放热反应；

方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应放出大量热，使棉花燃烧，证明该反应是放热反应。