Question

黑火药是我国古代科技四大发明之一，在化学史上占有重要地位．黑火药主要是硝酸钾、硫磺、木炭三者粉末的混合物，在点燃条件下，具体化学反应式主要为：KNO₃+S+C→N₂↑+CO₂↑+K₂S．
（1）对黑火药燃烧的反应，下列叙述正确的是

 

（填字母）．
A．黑火药的焓比生成物的焓大
B．黑火药燃烧后，物质的化学能降低，化学能转变为热能、光能等
C．该反应为自发反应，因为反应的△H＜0，△S＞0
D．该反应不是自发反应，因为反应必须在点燃条件下发生
（2）黑火药燃烧后的固体残留物中，除了K₂S外，还有少许的K₂CO₃、K₂SO₄和未燃烧的炭末．请设计一个简单的实验证明，黑火药燃烧的固体产物中存在K₂CO₃和K₂SO₄，并按下表格式完成实验操作步骤、预期现象与结论．

实验操作	预期现象和结论
步骤1：取黑火药燃烧后的固体残留物于烧杯中，加适量水溶解，过滤	得无色澄清溶液
步骤2：
步骤3：
步骤4：

（3）硝酸钾与木炭混合点燃，即可见到焰火．试综合上述有关信息，推断硝酸钾与木炭反应生成的产物为

 

．

Answer 1

分析：（1）黑火药点燃时发生爆炸，为放热反应，固体生成气体，则熵值增加；
（2）K₂CO₃、K₂SO₄都溶于水，可利用焰色反应检验K元素，加入氯化钡生成沉淀，溶沉淀部分溶解，且有无色无味气体生成，证明溶液中含有K₂CO₃和K₂SO₄；
（3）硝酸钾与木炭混合点燃，即可见到焰火，说明有气体生成，为N₂和CO₂．

解答：解：（1）A．黑火药点燃时发生爆炸，为放热反应，则黑火药的焓比生成物的焓大，故A正确；
B．黑火药燃烧时发生爆炸，为放热反应，则物质的化学能降低，化学能转变为热能、光能等，故B正确；
C．为放热反应，固体生成气体，则熵值增加，该反应能自发反应，故B正确；
D．反应能否自发进行与是否在点燃条件下发生发生无关，故D错误．
故答案为：ABC；
（2）K₂CO₃、K₂SO₄都溶于水，可利用焰色反应检验K元素，加入氯化钡生成沉淀，溶沉淀部分溶解，且有无色无味气体生成，证明溶液中含有K₂CO₃和K₂SO₄，
步骤2：用洁净的铂丝蘸取滤液，将铂丝放在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃片观察火焰颜色，火焰呈紫色，则证明含K⁺；
步骤3：另取滤液于试管A中，向试管A中滴加过量的BaCl₂溶液，充分振荡后静置，过滤，可观察到有白色沉淀生成；
步骤4：向步骤3所得的沉淀中加入过量的稀盐酸，白色沉淀部分溶解，有无色无味气体生成，证明溶液中含有K₂CO₃和K₂SO₄．
故答案为：

实验操作	预期现象和结论
步骤1：取黑火药燃烧后的固体残留物于烧杯中，加适量水溶解，过滤	得无色澄清溶液
步骤2：用洁净的铂丝蘸取滤液，将铂丝放在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃片观察火焰颜色	火焰呈紫色，则证明含K+
步骤3：另取滤液于试管A中，向试管A中滴加过量的BaCl2溶液，充分振荡后静置，过滤	有白色沉淀生成
步骤4：向步骤3所得的沉淀中加入过量的稀盐酸	白色沉淀部分溶解，有无色无味气体生成，证明溶液中含有K2CO3和K2SO4

（3）硝酸钾与木炭混合点燃，即可见到焰火，说明有气体生成，为N₂和CO₂，同时生成K₂CO₃，故答案为：K₂CO₃、N₂、CO₂．

点评：本题考查物质的性质实验设计以及物质的组成的实验检验，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的严密性以及物质的性质，难度中等．