Question

為了探究吸熱反應和放熱反應，某學習小組設計如下5種裝置，裝置氣密性都良好．請根據要求回答相關問題：

（1）選擇裝置Ⅲ探究“氫氧化鈉與鹽酸反應是放熱反應”．在試管里裝入氫氧化鈉固體，分液漏斗里裝入稀鹽酸，實驗過程中觀察到燒杯里產生氣泡，由此得出實驗結論是“NaOH+HCl═NaCl+H₂O是放熱反應”，該結論存在的兩個明顯缺陷是

 

 

；請你選擇裝置Ⅴ設計實驗：

 

．
（2）在裝置Ⅱ的試管里裝入固體氫化鉀（KH），滴加適量水，觀察到燒杯里澄清石灰水變渾濁，在反應后的試管里滴幾滴酚酞溶液，溶液變紅色．寫出KH與水反應的化學方程式：

 

；該反應是

 

反應．（填“放熱”或“吸熱”）
（3）實驗室有一瓶試劑，標簽脫落．假設試劑用M代號表示．某同學取少量M粉末用脫脂棉包裹并置于石棉網上，往脫脂棉上滴幾滴水，可觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來．
①由上述實驗現象可得出兩條有關M與水反應的結論：
結論1：M與水反應放出氧氣；
結論2：：M與水反應是

 

反應．（填“放熱”或“吸熱”）
②選擇裝置Ⅰ驗證結論2的實驗操作及現象是

 

③為了進一步探究M的性質，取少量M投入盛有適量水的燒杯里，滴加幾滴酚酞溶液，發現溶液變紅色，過一會兒，溶液變成無色．查閱資料發現，過氧化鈉（Na₂O₂）和超氧化鉀（KO₂）都具有M的相似性質，寫出KO₂與水反應的化學方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據氫氧化鈉溶于水放熱和鹽酸液體加入試管中會排出氣體進行分析；將氫氧化鈉和鹽酸加入到小試管中反應；
（2）根據反應現象判斷反應產物為氫氧化鉀和氫氣；由于澄清石灰水變渾濁，石灰水溶解度減小，證明溫度升高；
（3）①脫脂棉劇烈燃燒起來，說明該反應為放熱反應；
②將導管b插入水槽中，反應放出熱量會使水槽中產生氣泡，據此進行設計實驗；
③KO₂與水反應生成氫氧化鉀和氧氣，根據化合價升降相等進行配平．

解答：解：（1）選用裝置Ⅲ為反應裝置時，氫氧化鈉固體溶于水放熱，使試管中溫度升高，氣體體積增大，也會產生氣泡干擾實驗；鹽酸加入具支試管里會排出氣體，同樣會產生氣泡干擾了實驗；可以選用裝置V為反應裝置，將氫氧化鈉溶液和鹽酸加入到小試管中反應，
故答案為：氫氧化鈉固體溶于水放熱，會產生氣泡干擾實驗；鹽酸加入具支試管里會排出氣體，會產生氣泡干擾實驗； 選擇氫氧化鈉溶液與鹽酸在裝置Ⅴ的小試管中反應；
（2）在裝置Ⅱ的試管里裝入固體氫化鉀（KH），滴加適量水，觀察到燒杯里澄清石灰水變渾濁，在反應后的試管里滴幾滴酚酞溶液，溶液變紅色，說明反應生成了氫氧化鉀，根據KH中氫元素化合價為-1價、水中氫元素+2價可知，反應產物為氫氣，反應的化學方程式為：KH+H₂O═KOH+H₂↑；石灰水變渾濁，說明溫度升高，氫氧化鈣的溶解度減小，該反應為放熱反應，
故答案為：KH+H₂O═KOH+H₂↑；放熱；
（3）①往脫脂棉上滴幾滴水，可觀察到脫脂棉劇烈燃燒起來，說明該反應為放熱反應，放出的熱量使脫脂棉劇烈燃燒，
故答案為：放熱；
②使用裝置Ⅰ證明該反應為放熱反應的方法為：在b處接一根導管伸入盛水的水槽里，在試管里進行M與H₂O反應實驗，觀察到水槽中的導管中有氣泡冒出，
故答案為：在b處接一根導管伸入盛水的水槽里，在試管里進行M與H₂O反應實驗，觀察到水槽中的導管中有氣泡冒出；
③KO₂與水反應反應生成氫氧化鉀和氧氣，KO₂中氧元素化合價為-

1

2

價，生成1分子氧氣化合價至少升高1價，變成H₂O中的-2價化合價降低了：

3

2

價，最小公倍數為

3

2

，即：KO₂+H₂O═KOH+

3

2

O₂↑+1H₂O，根據參與氧化還原反應的氧原子可知，KO₂的計量數為：（

3

2

×2+1）×

1

2

=2，根據鉀原子守恒可知：氫氧化鉀的計量數也是2，即：2KO₂+H₂O═2KOH+

3

2

O₂↑+1H₂O，各項同時擴大2倍可得：4KO₂+H₂O═4KOH+3O₂↑+2H₂O，再根據反應前后氧原子質量守恒配平反應物水的計量數：4+3×2+1-2×4=4，配平后的化學方程式為：4KO₂+4H₂O═4KOH+3O₂↑+2H₂O，整理得：4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑，
故答案為：4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑．

點評：本題考查了探究吸熱反應、放熱反應的方法、化學方程式的書寫，題目難度中等，注意掌握探究吸熱反應、放熱反應的方法，試題主要側重實驗方案的設計與評價．