（11）2.2.1化学反应与能量转化（含答案）__高一化学鲁科版（2019）必修二同步课时作业
文档属性
| 名称 | （11）2.2.1化学反应与能量转化（含答案）__高一化学鲁科版（2019）必修二同步课时作业 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 409.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-03-18 08:46:35 | ||
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文档简介
（11）2.2.1化学反应与能量转化——高一化学鲁科版（2019）必修二同步课时作业
1.下列变化属于吸热反应的是( )
A.铝热反应
B.酸碱中和反应
C.液态水蒸发为气态
D.灼热的碳将还原为CO
2.下列说法正确的是（ ）。
A.需要加热才能发生的化学反应都是吸热反应
B.中和反应都是放热反应
C.原电池是将电能转化为化学能的一种装置
D.水力发电是将化学能转化为电能的过程
3.使用下列生活设备时，能量主要由化学能转化为热能的是( )
A.空调 B.燃气灶
C.电冰箱 D.洗衣机
4.下列过程的能量变化与如图所示能量变化相符合的是( )
A.浓硫酸的稀释 B.碳酸氢钠粉末溶于水
C.生石灰溶于水 D.金属钠与水的反应
5.天和核心舱是中国空间站的关键舱段，哈尔滨工业大学参与了天和核心舱的多个科研项目，下列有关天和核心舱的说法正确的是( )
A.太阳翼伸展部件采用的碳化硅属于硅酸盐材料
B.为了减重采用的镁合金材料属于纯净物
C.配备了锂离子蓄电池，其充电过程能量转化为太阳能→化学能→电能
D.为了防腐抗菌大量使用的低环境敏感性薄膜属于复合材料
6.中国科研人员利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水的主要过程如下图。
已知几种物质中化学键的键能如下表所示.
化学键 键 键 键
键能kJ/mol 463 436 496
若反应过程中分解水的物质的量为1mol，则产生的热量变化为( )
A.吸收484kJ B.放出484kJ C.吸收242kJ D.放出242kJ
7.某反应分两步进行：A→B→C，反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列有关叙述错误的是( )
A.三种化合物的稳定性：CB.A→B反应的能量变化取决于与的差
C.A→B是吸热反应，B→C是放热反应
D.A→C反应释放的能量
8.下列说法正确的是( )
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关
C.已知C（s，金刚石）=C（s，石墨）为放热反应，说明金刚石比石墨更稳定
D.化学反应过程中，断键放热成键吸热是能量变化的主要原因
9.一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量。在该条件下，下列结论正确的是( )
A.金刚石比石墨稳定
B.等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
C.金刚石转化为石墨是吸热反应
D.1molC（金刚石）比1molC（石墨）的总能量高
10.汽车发动机工作时会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.三种分子中最稳定的是NO
C.具有的能量为946kJ
D.断裂需吸收的能量是498kJ
11.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系：
据此判断下列说法不正确的是( )
A.由图（a）知，石墨转变成金刚石是吸热反应
B.由图（b）知，放出的热量比多
C.由图（c）知，白磷比红磷稳定
D.由图（d）知，生成物的总能量高于反应物的总能量
12.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为和反应生成过程中的能量变化：
下列说法中正确的是( )
A.2molO结合形成1mol时需要放出的能量为498kJ
B.28g和32g完全反应生成，放出的能量为180kJ
C.1mol和1mol具有的总能量大于2mol具有的总能量
D.通常情况下，比稳定
13.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.从状态Ⅰ到状态Ⅲ为吸热反应
B.状态Ⅱ比状态Ⅰ稳定
C.由该反应过程可知，在化学反应中旧化学键完全断裂形成新化学键
D.从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成碳氧双键，释放能量
14.已知化学反应的能量变化如图所示：
(1)2 mol AB的总能量________________(填“高于”或“低于”)1 mol和1 mol的总能量，该反应为_________________(填“吸收”或“释放”)能量的反应。
(2)断裂2 mol和2 mol的化学键需吸收___________________kJ能量，断裂1.5 mol AB的化学键需吸收_______________________kJ能量。
15.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三套实验装置：
（1）上述三套装置中，不能判断铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应的是______（填装置序号）。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前装置Ⅰ右侧实验仪器里液面左右相平），在甲试管里加入适量氢氧化钠溶液与稀硫酸，右侧仪器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）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验（反应在甲中进行）。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是______。
②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水______（填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”）。
③若观察到烧杯中的导管内形成一段水柱，则M可能是______。
（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（）是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择上述装置_____进行实验。
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是_____（填“吸热”或“放热”）反应。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.铝热反应属于放热反应，A不选；
B.酸碱中和反应属于放热反应，B不选；
C.液态水变成水蒸气需要吸热，属于物理变化，不是吸热反应，C不选；
D.灼热的碳将还原为CO是吸热反应，D选；答案为D。
2.答案：B
解析：需要加热才能发生的化学反应也可能是放热反应；酸碱中和反应都是放热反应；将化学能转化为电能的装置为原电池，水力发电是将机械能转化为电能。
3.答案：B
解析：A.空调是将电能转化为热能，故A错误；
B.燃烧是放热反应，是化学能转化为热能，故B正确；
C.电冰箱是将电能转化为热能，故C错误；
D.洗衣机是将电能转化为动能，故D错误；
答案选B。
4.答案：B
解析：A.稀释浓硫酸是放热过程，A不选；
B.碳酸氢钠粉末溶于水是吸热过程，B选；
C.生石灰溶于水是放热过程，C不选；
D.金属钠与水的反应是放热过程，D不选；故选B。
5.答案：D
解析：碳化硅属于新型无机非金属材料，硅酸盐材料则为传统无机非金属材料，A错误；镁合金材料属于混合物，B错误；锂离子蓄电池充电过程中能量转化为电能→化学能，C错误；防腐抗菌低环境敏感性薄膜综合了多种不同材料的优点，由多种材料复合形成，属于复合材料，D正确。
6.答案：C
解析：水分解的反应式为分解，吸收的热量为，则1mol水分解吸收的热量为242kJ，答案选C。
7.答案：A
解析：A.能量越低，物质越稳定，根据图像，能量大小顺序是B>A>C，稳定性的顺序是BB.根据图像，A→B反应的，则A→B反应是吸热反应还是放热反应，取决于与的差，故B正确；
C.根据图像，A的总能量小于B的总能量，A→B为吸热反应，B的总能量大于C的总能量，B→C是放热反应，故C正确；
D.根据图像，整个反应为放热反应，A→B反应的，B→C反应的，A→C反应的，释放的能量，故D正确；
故选A。
8.答案：B
解析：A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要加热才能进行但却是放热反应，A错误；
B.从宏观来看反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关，B正确；
C.从金刚石转化为石墨，反应放热，说明石墨能量低于金刚石，因此石墨更稳定，C错误；
D.化学反应过程中，断键吸热，成键放热，D错误；
故答案选B。
9.答案：D
解析：
A.石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，稳定，所以石墨比金刚石稳定，故A错误；
B.金刚石的能量高，等质量的石墨和金刚石完全燃烧时释放的能量金刚石比石墨多，故B错误；
C.石墨转化为金刚石要吸收能量，则金刚石转化为石墨是放热反应，故C错误；
D.石墨转化为金刚石要吸收能量，说明1molC（金刚石）比1molC（石墨）的总能量高，故D正确；
故选：D。
10.答案：D
解析：A.根据分析，该反应为吸热反应，A错误；
B.键的键能最大，最稳定，B错误；
C.根据题中信息无法获知具有的能量，C错误；
D.由图可知O=O键的键能为498kJ/mol，故断裂键需吸收的能量是498kJ，D正确；
故选D。
11.答案：C
解析：A.由图（a）知，等质量的金刚石比石墨含有的能量多，因此石墨转变成金刚石的反应是吸热反应，A正确；
B.反应物气态S比固体S含有的能量多，而生成物的能量相同，因此：放出的热量比多，B正确；
C.物质含有的能量越多，物质的稳定性就越差。根据图（c）可知：白磷含有的能量比等质量的红磷含有的能量高，因此红磷比白磷更稳定，C错误；
D.由图（d）可知：反应物（g）和（g）含有的总能量比生成物CO（g）和（g）含有的总能量低，因此反应发生时要从周围环境中吸收能量，该反应是吸热反应，D正确；
故合理选项是C。
12.答案：A
解析：从微观角度分析，化学反应能量变化的原因是反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不相等。原子结合形成分子的过程是化学键的形成过程，是放热过程，2molO结合形成1mol时需要放出498kJ能量，A正确；焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量，则，反应吸热，B错误；该反应为吸热反应，则1mol和1mol具有的总能量小于2mol具有的总能量，C错误；由题图可知，氮气分子中化学键键能大于NO分子中化学键键能，故氮气更稳定，D错误。
13.答案：D
解析：A.由图可知，从状态I到状态III的反应为总能量大于生成物总能量的放热反应，故A错误；
B.物质的能量越高越不稳定，由图可知，状态II的能量高于状态I，所以状态I比状态II稳定，故B错误；
C.由图可知，从状态I到状态II的过程中，一氧化碳没有发生共价键的断裂，故C错误；
D.由图可知，从状态II到状态III形成碳氧双键时，来释放能量，故D正确。
14.答案：(1)低于；释放
(2)；
解析：(1)由图示可知，2 mol AB的能量低于1 mol和1 mol 的总能量，故该反应过程释放能量。
(2)由图示可知，断裂1 mol和1 mol的化学键需吸收kJ能量，故断裂2 mol 和2 mol的化学键需吸收kJ能量；由图示可知，2 mol A与2 mol B形成2 mol AB释放kJ能量，故断裂1.5 mol AB的化学键需吸收的能量为kJ。
15.答案：（1）Ⅲ
（2）左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高；放热
（3）①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱②可能是放热反应③（合理答案即可）
（4）Ⅰ或Ⅱ；放热
解析：（1）题图中装置Ⅰ可通过右侧仪器中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；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是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ不能判断Cu与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应。
（2）氢氧化钠溶液与稀硫酸的反应属于酸碱中和反应，酸碱中和反应都是放热反应，所以具支锥形瓶中气体受热膨胀，导致Ⅰ中右侧仪器左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高。（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使题图装置Ⅱ的乙中温度升高，气体压强增大，所以烧杯中有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱；②若观察到装置Ⅱ的烧杯中产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的过程不一定为化学变化，所以M溶于水可能是放热反应；③若观察到装置Ⅱ的烧杯中的导管内形成一段水柱，说明装置Ⅱ的乙中气体的压强减小，则M可能是硝酸铵等铵盐，铵盐溶于水，吸收热量，温度降低，使装置Ⅱ中乙内气体压强减小。
（4）方法①是选择装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，装置Ⅰ右侧仪器中左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高（或装置Ⅱ的烧杯中导管口有气泡放出），证明该反应为放热反应；方法②是取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是放热反应。
1.下列变化属于吸热反应的是( )
A.铝热反应
B.酸碱中和反应
C.液态水蒸发为气态
D.灼热的碳将还原为CO
2.下列说法正确的是（ ）。
A.需要加热才能发生的化学反应都是吸热反应
B.中和反应都是放热反应
C.原电池是将电能转化为化学能的一种装置
D.水力发电是将化学能转化为电能的过程
3.使用下列生活设备时，能量主要由化学能转化为热能的是( )
A.空调 B.燃气灶
C.电冰箱 D.洗衣机
4.下列过程的能量变化与如图所示能量变化相符合的是( )
A.浓硫酸的稀释 B.碳酸氢钠粉末溶于水
C.生石灰溶于水 D.金属钠与水的反应
5.天和核心舱是中国空间站的关键舱段，哈尔滨工业大学参与了天和核心舱的多个科研项目，下列有关天和核心舱的说法正确的是( )
A.太阳翼伸展部件采用的碳化硅属于硅酸盐材料
B.为了减重采用的镁合金材料属于纯净物
C.配备了锂离子蓄电池，其充电过程能量转化为太阳能→化学能→电能
D.为了防腐抗菌大量使用的低环境敏感性薄膜属于复合材料
6.中国科研人员利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水的主要过程如下图。
已知几种物质中化学键的键能如下表所示.
化学键 键 键 键
键能kJ/mol 463 436 496
若反应过程中分解水的物质的量为1mol，则产生的热量变化为( )
A.吸收484kJ B.放出484kJ C.吸收242kJ D.放出242kJ
7.某反应分两步进行：A→B→C，反应过程中的能量变化曲线如图所示，下列有关叙述错误的是( )
A.三种化合物的稳定性：C
C.A→B是吸热反应，B→C是放热反应
D.A→C反应释放的能量
8.下列说法正确的是( )
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关
C.已知C（s，金刚石）=C（s，石墨）为放热反应，说明金刚石比石墨更稳定
D.化学反应过程中，断键放热成键吸热是能量变化的主要原因
9.一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量。在该条件下，下列结论正确的是( )
A.金刚石比石墨稳定
B.等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同
C.金刚石转化为石墨是吸热反应
D.1molC（金刚石）比1molC（石墨）的总能量高
10.汽车发动机工作时会引发和反应生成NO，其能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.三种分子中最稳定的是NO
C.具有的能量为946kJ
D.断裂需吸收的能量是498kJ
11.下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系：
据此判断下列说法不正确的是( )
A.由图（a）知，石墨转变成金刚石是吸热反应
B.由图（b）知，放出的热量比多
C.由图（c）知，白磷比红磷稳定
D.由图（d）知，生成物的总能量高于反应物的总能量
12.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为和反应生成过程中的能量变化：
下列说法中正确的是( )
A.2molO结合形成1mol时需要放出的能量为498kJ
B.28g和32g完全反应生成，放出的能量为180kJ
C.1mol和1mol具有的总能量大于2mol具有的总能量
D.通常情况下，比稳定
13.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.从状态Ⅰ到状态Ⅲ为吸热反应
B.状态Ⅱ比状态Ⅰ稳定
C.由该反应过程可知，在化学反应中旧化学键完全断裂形成新化学键
D.从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成碳氧双键，释放能量
14.已知化学反应的能量变化如图所示：
(1)2 mol AB的总能量________________(填“高于”或“低于”)1 mol和1 mol的总能量，该反应为_________________(填“吸收”或“释放”)能量的反应。
(2)断裂2 mol和2 mol的化学键需吸收___________________kJ能量，断裂1.5 mol AB的化学键需吸收_______________________kJ能量。
15.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三套实验装置：
（1）上述三套装置中，不能判断铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应的是______（填装置序号）。
（2）某同学选用装置Ⅰ进行实验（实验前装置Ⅰ右侧实验仪器里液面左右相平），在甲试管里加入适量氢氧化钠溶液与稀硫酸，右侧仪器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）为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验（反应在甲中进行）。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是______。
②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水______（填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”）。
③若观察到烧杯中的导管内形成一段水柱，则M可能是______。
（4）至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应（）是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择上述装置_____进行实验。
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是_____（填“吸热”或“放热”）反应。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.铝热反应属于放热反应，A不选；
B.酸碱中和反应属于放热反应，B不选；
C.液态水变成水蒸气需要吸热，属于物理变化，不是吸热反应，C不选；
D.灼热的碳将还原为CO是吸热反应，D选；答案为D。
2.答案：B
解析：需要加热才能发生的化学反应也可能是放热反应；酸碱中和反应都是放热反应；将化学能转化为电能的装置为原电池，水力发电是将机械能转化为电能。
3.答案：B
解析：A.空调是将电能转化为热能，故A错误；
B.燃烧是放热反应，是化学能转化为热能，故B正确；
C.电冰箱是将电能转化为热能，故C错误；
D.洗衣机是将电能转化为动能，故D错误；
答案选B。
4.答案：B
解析：A.稀释浓硫酸是放热过程，A不选；
B.碳酸氢钠粉末溶于水是吸热过程，B选；
C.生石灰溶于水是放热过程，C不选；
D.金属钠与水的反应是放热过程，D不选；故选B。
5.答案：D
解析：碳化硅属于新型无机非金属材料，硅酸盐材料则为传统无机非金属材料，A错误；镁合金材料属于混合物，B错误；锂离子蓄电池充电过程中能量转化为电能→化学能，C错误；防腐抗菌低环境敏感性薄膜综合了多种不同材料的优点，由多种材料复合形成，属于复合材料，D正确。
6.答案：C
解析：水分解的反应式为分解，吸收的热量为，则1mol水分解吸收的热量为242kJ，答案选C。
7.答案：A
解析：A.能量越低，物质越稳定，根据图像，能量大小顺序是B>A>C，稳定性的顺序是B
C.根据图像，A的总能量小于B的总能量，A→B为吸热反应，B的总能量大于C的总能量，B→C是放热反应，故C正确；
D.根据图像，整个反应为放热反应，A→B反应的，B→C反应的，A→C反应的，释放的能量，故D正确；
故选A。
8.答案：B
解析：A.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要加热才能进行但却是放热反应，A错误；
B.从宏观来看反应放出或吸收热量的多少与反应物和生成物所具有总能量的相对大小有关，B正确；
C.从金刚石转化为石墨，反应放热，说明石墨能量低于金刚石，因此石墨更稳定，C错误；
D.化学反应过程中，断键吸热，成键放热，D错误；
故答案选B。
9.答案：D
解析：
A.石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，稳定，所以石墨比金刚石稳定，故A错误；
B.金刚石的能量高，等质量的石墨和金刚石完全燃烧时释放的能量金刚石比石墨多，故B错误；
C.石墨转化为金刚石要吸收能量，则金刚石转化为石墨是放热反应，故C错误；
D.石墨转化为金刚石要吸收能量，说明1molC（金刚石）比1molC（石墨）的总能量高，故D正确；
故选：D。
10.答案：D
解析：A.根据分析，该反应为吸热反应，A错误；
B.键的键能最大，最稳定，B错误；
C.根据题中信息无法获知具有的能量，C错误；
D.由图可知O=O键的键能为498kJ/mol，故断裂键需吸收的能量是498kJ，D正确；
故选D。
11.答案：C
解析：A.由图（a）知，等质量的金刚石比石墨含有的能量多，因此石墨转变成金刚石的反应是吸热反应，A正确；
B.反应物气态S比固体S含有的能量多，而生成物的能量相同，因此：放出的热量比多，B正确；
C.物质含有的能量越多，物质的稳定性就越差。根据图（c）可知：白磷含有的能量比等质量的红磷含有的能量高，因此红磷比白磷更稳定，C错误；
D.由图（d）可知：反应物（g）和（g）含有的总能量比生成物CO（g）和（g）含有的总能量低，因此反应发生时要从周围环境中吸收能量，该反应是吸热反应，D正确；
故合理选项是C。
12.答案：A
解析：从微观角度分析，化学反应能量变化的原因是反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不相等。原子结合形成分子的过程是化学键的形成过程，是放热过程，2molO结合形成1mol时需要放出498kJ能量，A正确；焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量，则，反应吸热，B错误；该反应为吸热反应，则1mol和1mol具有的总能量小于2mol具有的总能量，C错误；由题图可知，氮气分子中化学键键能大于NO分子中化学键键能，故氮气更稳定，D错误。
13.答案：D
解析：A.由图可知，从状态I到状态III的反应为总能量大于生成物总能量的放热反应，故A错误；
B.物质的能量越高越不稳定，由图可知，状态II的能量高于状态I，所以状态I比状态II稳定，故B错误；
C.由图可知，从状态I到状态II的过程中，一氧化碳没有发生共价键的断裂，故C错误；
D.由图可知，从状态II到状态III形成碳氧双键时，来释放能量，故D正确。
14.答案：(1)低于；释放
(2)；
解析：(1)由图示可知，2 mol AB的能量低于1 mol和1 mol 的总能量，故该反应过程释放能量。
(2)由图示可知，断裂1 mol和1 mol的化学键需吸收kJ能量，故断裂2 mol 和2 mol的化学键需吸收kJ能量；由图示可知，2 mol A与2 mol B形成2 mol AB释放kJ能量，故断裂1.5 mol AB的化学键需吸收的能量为kJ。
15.答案：（1）Ⅲ
（2）左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高；放热
（3）①产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱②可能是放热反应③（合理答案即可）
（4）Ⅰ或Ⅱ；放热
解析：（1）题图中装置Ⅰ可通过右侧仪器中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；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是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ不能判断Cu与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应。
（2）氢氧化钠溶液与稀硫酸的反应属于酸碱中和反应，酸碱中和反应都是放热反应，所以具支锥形瓶中气体受热膨胀，导致Ⅰ中右侧仪器左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高。（3）①若M为钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为放热反应，放出的热量使题图装置Ⅱ的乙中温度升高，气体压强增大，所以烧杯中有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱；②若观察到装置Ⅱ的烧杯中产生气泡，说明M溶于水放出热量，由于放热反应一定属于化学变化，而有热量放出的过程不一定为化学变化，所以M溶于水可能是放热反应；③若观察到装置Ⅱ的烧杯中的导管内形成一段水柱，说明装置Ⅱ的乙中气体的压强减小，则M可能是硝酸铵等铵盐，铵盐溶于水，吸收热量，温度降低，使装置Ⅱ中乙内气体压强减小。
（4）方法①是选择装置Ⅰ（或Ⅱ）进行实验，装置Ⅰ右侧仪器中左端红墨水液面降低，右端红墨水液面升高（或装置Ⅱ的烧杯中导管口有气泡放出），证明该反应为放热反应；方法②是取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是放热反应。