Question

【题目】为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置：

(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(不能用手触摸和使用温度计)___________。

(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 适量氢氧化钠溶液与稀盐酸，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)为定量测定(2)中反应的反应热，使50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL0.55 mol·L－1NaOH溶液在简易量热计中进行中和反应.回答下列问题：

①该实验中NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是_________________________。

②实验中若改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热_________ (填“相等”或“不相等”)。

(4)已知一些化学键的键能数据如表所示：

化学键	C—H	C—F	H—F	F—F
键能/kJ·mol－1	414	489	565	155

请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：_______________。

Answer 1

【答案】Ⅲ 左端液柱降低，右端液柱升高 放热 保证盐酸完全被中和，使生成水的量更精确 相等 CH4(g)＋4F2(g)＝CF4(g)＋4HF(g) 　ΔH＝－1 940 kJ·mol－1

【解析】

（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；

（2）氢氧化钠与硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应；

（3）①在中和热的测定实验中，NaOH的浓度大于HCl的浓度能使盐酸完全被中和；

②反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，中和热与酸碱的用量无关；

（4）反应热△H=反应物键能之和－生成物键能之和。

（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，故答案为：Ⅲ；

（2）氢氧化钠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，故答案为：左端液柱降低，右端液柱升高；放热；

（3）①在中和热的测定实验中，NaOH的浓度大于HCl的浓度作用是使盐酸完全被中和，使生成水的量更精确，使测定结果更准确，故答案为：使盐酸完全被中和，使生成水的量更精确；

②反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若用60mL0.50 mol·L－1盐酸与50mL0.55 mol·L－1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏高，但是中和热是指强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热，与酸碱的用量无关，中和热数值相等，故答案为：相等；

（4）CH4(g)和F2(g)反应的化学方程式为CH4（g）+4F2（g）＝CF4（g）+4HF（g），反应热△H=反应物键能之和－生成物键能之和=414kJ/mol×4+4×155kJ/mol－（489kJ/mol×4+4×565kJ/mol）=－1940kJ/mol，则热化学方程式为CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 940 kJ·mol－1，故答案为：CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 940 kJ·mol－1。