某校化学兴趣小组的同学按图所示将实验装置连接好,进行化学能与热能转化的实验探究。请帮他们回答下列问题:
实验前,在U型管内加入少量品红溶液(或红墨水)。打开3个T型管螺旋夹,使U型管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧螺旋夹。
(1)在内部的试管里盛1g氧化钙,当滴入2mL左右的蒸馏水后,打开a、b螺旋夹,可观察到U型管里的红墨水如何变化?____________________________________________________。
(2)如果用这个装置观察到U型管内出现与上述(1)相反的现象,可在小试管中加入________固体后滴入适量的蒸馏水。
(3)若向内部的试管中放入几小块铜片,再用滴管滴入10mL稀硝酸,能否得到(1)中现象? ,另外可观察到的现象是 ;产生上述现象的原因是 ;写出有关反应的化学方程式 ;由此可知,反应后产物的总能量 (填“大于”、“小于”、“等于”)硝酸和铜片的总能量。此时该装置有明显的不足,原因是 ,改进的方法是 。
(1)U型管里的红墨水向右移动,导致右侧液面高于左侧液面。(2分)(2)NH4Cl或NH4NO3等铵盐(1分)(3)能(1分),铜片表面有气泡冒出,过一会儿,试管口附近有红棕色气体出现(2分);铜片和稀硝酸反应生成NO,NO被氧气氧化为NO2;该反应放热,使大试管内气压增大,导致U型管里的红墨水向右移动(2分);3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,2NO+O2=2NO2(3分)。小于(1分),NO、NO2逸散到空气中,会造成环境污染(1分);在试管上加一双孔塞,用导气管将生成的气体导入到氢氧化钠溶液中(2分)。
该题从小试管内的温度变化影响大试管内的气压变化入手。氧化钙与水反应放热,大试管内气压增大,导致U型管里的红墨水向右移动。NaOH等强碱溶于水放热,铵盐溶于水吸热。铜片和稀硝酸反应放热,氮的氧化物有毒,会污染环境。