Question

【題目】為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的三套實(shí)驗(yàn)裝置：

(1)上述3個裝置中，不能證明“銅與濃硝 酸反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)”的是(不能用手觸摸和使用溫度計(jì))___________。

(2)某同學(xué)選用裝置Ⅰ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)前U形管里液面左右相平)，在甲試管里加入 適量氫氧化鈉溶液與稀鹽酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是______________，說明該反應(yīng)屬于_____ (填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(3)為定量測定(2)中反應(yīng)的反應(yīng)熱，使50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL0.55 mol·L－1NaOH溶液在簡易量熱計(jì)中進(jìn)行中和反應(yīng).回答下列問題：

①該實(shí)驗(yàn)中NaOH的濃度大于HCl的濃度的作用是_________________________。

②實(shí)驗(yàn)中若改用60 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所求中和熱_________ (填“相等”或“不相等”)。

(4)已知一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：

化學(xué)鍵	C—H	C—F	H—F	F—F
鍵能/kJ·mol－1	414	489	565	155

請根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH4(g)和F2(g)反應(yīng)生成CF4(g)和HF(g)的熱化學(xué)方程式：_______________。

Answer 1

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

【解析】

（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(yīng)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(yīng)放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應(yīng)并將生成的氣體用水吸收的裝置；

（2）氫氧化鈉與硫酸反應(yīng)屬于中和反應(yīng)，中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)；

（3）①在中和熱的測定實(shí)驗(yàn)中，NaOH的濃度大于HCl的濃度能使鹽酸完全被中和；

②反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，中和熱與酸堿的用量無關(guān)；

（4）反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和。

（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(yīng)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(yīng)放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應(yīng)并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，故答案為：Ⅲ；

（2）氫氧化鈉與硫酸反應(yīng)屬于中和反應(yīng)，中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，所以錐形瓶中氣體受熱膨脹，導(dǎo)致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，故答案為：左端液柱降低，右端液柱升高；放熱；

（3）①在中和熱的測定實(shí)驗(yàn)中，NaOH的濃度大于HCl的濃度作用是使鹽酸完全被中和，使生成水的量更精確，使測定結(jié)果更準(zhǔn)確，故答案為：使鹽酸完全被中和，使生成水的量更精確；

②反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，若用60mL0.50 mol·L－1鹽酸與50mL0.55 mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，生成水的量增多，所放出的熱量偏高，但是中和熱是指強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時放出的熱，與酸堿的用量無關(guān)，中和熱數(shù)值相等，故答案為：相等；

（4）CH4(g)和F2(g)反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4（g）+4F2（g）＝CF4（g）+4HF（g），反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和=414kJ/mol×4+4×155kJ/mol－（489kJ/mol×4+4×565kJ/mol）=－1940kJ/mol，則熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 940 kJ·mol－1，故答案為：CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g) ΔH＝－1 940 kJ·mol－1。