Question

为了探究吸热反应和放热反应，某学习小组设计如下5种装置，装置气密性都良好．请根据要求回答相关问题：

（1）选择装置Ⅲ探究“氢氧化钠与盐酸反应是放热反应”．在试管里装入氢氧化钠固体，分液漏斗里装入稀盐酸，实验过程中观察到烧杯里产生气泡，由此得出实验结论是“NaOH+HCl═NaCl+H₂O是放热反应”，该结论存在的两个明显缺陷是

 

 

；请你选择装置Ⅴ设计实验：

 

．
（2）在装置Ⅱ的试管里装入固体氢化钾（KH），滴加适量水，观察到烧杯里澄清石灰水变浑浊，在反应后的试管里滴几滴酚酞溶液，溶液变红色．写出KH与水反应的化学方程式：

 

；该反应是

 

反应．（填“放热”或“吸热”）
（3）实验室有一瓶试剂，标签脱落．假设试剂用M代号表示．某同学取少量M粉末用脱脂棉包裹并置于石棉网上，往脱脂棉上滴几滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来．
①由上述实验现象可得出两条有关M与水反应的结论：
结论1：M与水反应放出氧气；
结论2：：M与水反应是

 

反应．（填“放热”或“吸热”）
②选择装置Ⅰ验证结论2的实验操作及现象是

 

③为了进一步探究M的性质，取少量M投入盛有适量水的烧杯里，滴加几滴酚酞溶液，发现溶液变红色，过一会儿，溶液变成无色．查阅资料发现，过氧化钠（Na₂O₂）和超氧化钾（KO₂）都具有M的相似性质，写出KO₂与水反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根据氢氧化钠溶于水放热和盐酸液体加入试管中会排出气体进行分析；将氢氧化钠和盐酸加入到小试管中反应；
（2）根据反应现象判断反应产物为氢氧化钾和氢气；由于澄清石灰水变浑浊，石灰水溶解度减小，证明温度升高；
（3）①脱脂棉剧烈燃烧起来，说明该反应为放热反应；
②将导管b插入水槽中，反应放出热量会使水槽中产生气泡，据此进行设计实验；
③KO₂与水反应生成氢氧化钾和氧气，根据化合价升降相等进行配平．

解答：解：（1）选用装置Ⅲ为反应装置时，氢氧化钠固体溶于水放热，使试管中温度升高，气体体积增大，也会产生气泡干扰实验；盐酸加入具支试管里会排出气体，同样会产生气泡干扰了实验；可以选用装置V为反应装置，将氢氧化钠溶液和盐酸加入到小试管中反应，
故答案为：氢氧化钠固体溶于水放热，会产生气泡干扰实验；盐酸加入具支试管里会排出气体，会产生气泡干扰实验； 选择氢氧化钠溶液与盐酸在装置Ⅴ的小试管中反应；
（2）在装置Ⅱ的试管里装入固体氢化钾（KH），滴加适量水，观察到烧杯里澄清石灰水变浑浊，在反应后的试管里滴几滴酚酞溶液，溶液变红色，说明反应生成了氢氧化钾，根据KH中氢元素化合价为-1价、水中氢元素+2价可知，反应产物为氢气，反应的化学方程式为：KH+H₂O═KOH+H₂↑；石灰水变浑浊，说明温度升高，氢氧化钙的溶解度减小，该反应为放热反应，
故答案为：KH+H₂O═KOH+H₂↑；放热；
（3）①往脱脂棉上滴几滴水，可观察到脱脂棉剧烈燃烧起来，说明该反应为放热反应，放出的热量使脱脂棉剧烈燃烧，
故答案为：放热；
②使用装置Ⅰ证明该反应为放热反应的方法为：在b处接一根导管伸入盛水的水槽里，在试管里进行M与H₂O反应实验，观察到水槽中的导管中有气泡冒出，
故答案为：在b处接一根导管伸入盛水的水槽里，在试管里进行M与H₂O反应实验，观察到水槽中的导管中有气泡冒出；
③KO₂与水反应反应生成氢氧化钾和氧气，KO₂中氧元素化合价为-

1

2

价，生成1分子氧气化合价至少升高1价，变成H₂O中的-2价化合价降低了：

3

2

价，最小公倍数为

3

2

，即：KO₂+H₂O═KOH+

3

2

O₂↑+1H₂O，根据参与氧化还原反应的氧原子可知，KO₂的计量数为：（

3

2

×2+1）×

1

2

=2，根据钾原子守恒可知：氢氧化钾的计量数也是2，即：2KO₂+H₂O═2KOH+

3

2

O₂↑+1H₂O，各项同时扩大2倍可得：4KO₂+H₂O═4KOH+3O₂↑+2H₂O，再根据反应前后氧原子质量守恒配平反应物水的计量数：4+3×2+1-2×4=4，配平后的化学方程式为：4KO₂+4H₂O═4KOH+3O₂↑+2H₂O，整理得：4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑，
故答案为：4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑．

点评：本题考查了探究吸热反应、放热反应的方法、化学方程式的书写，题目难度中等，注意掌握探究吸热反应、放热反应的方法，试题主要侧重实验方案的设计与评价．