【題目】為了探究化學能與熱能的轉(zhuǎn)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”)

M為鈉,則實驗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”“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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)象是_________________;

4)至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應(4KO22H2O4KOH3O2↑)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(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,則說明該反應是________反應。

【答案】 產(chǎn)生氣泡,反應完畢后,冷卻至室溫,燒杯里的導管內(nèi)形成一段液柱 可能是放熱反應 某些物質(zhì)(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(chǎn)生氣泡,反應完畢后,冷卻至室溫,燒杯里的導管內(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(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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(zhì)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;

3M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(chǎn)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(4KO22H2O4KOH3O2↑)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(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,則說明該反應放出大量熱,使棉花燃燒,證明該反應是放熱反應。

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