题目内容
18．
探究实验展示了化学的无穷魅力．我们在实验的过程中也提炼了许多探究方法．【提出问题】小松想探究分子的运动速率与相对分子质量的关系．
【假设猜想】①分子质量（相对分子质量）越大，分子运动速率越快；②分子质量（相对分子质量）越小，分子运动速率越快．
【查阅资料】已知浓氨水能挥发出氨气，浓盐酸能挥发出氯化氢气体，二者接触反应会产生白烟（即氯化铵固体）．
【设计实验】如图所示，在玻璃管两端分别放入蘸有浓氨水和浓盐酸的棉花团．
【实验现象】C处产生的白烟较多．
【解释与结论】（1）氨分子的相对分子质量小于（填“大于”、“等于”或“小于”）氯化氢分子的相对分子质量，由此可知，相对分子质量越大，分子运动的速率越慢（填“快”或“慢”）．
（2）反应的化学方程式为NH3+HCl═NH4Cl，34g 氨与足量氯化氢反应，生成的氯化铵的质量为107g．
【拓展探究】小松在完成上述实验后，还想研究分子运动速率与温度的关系．
他将等量的品红（一种红色颜料）分别滴入到等量的热水和冷水中，其实验现象如下所示．
| 实验过程 | 冷水 | 热水 |
| 开始 | 红色扩散较慢 | 红色扩散较快 |
| 长久放置 | 最终均成为红色、均匀、透明的液体 | |
分析 选用的两种药品浓盐酸和浓氨水都具有挥发性，分别能挥发出氯化氢气体和氨气，两者接触会反应生成一种白色的固体氯化铵，化学方程式为NH3+HCl═NH4Cl．通过C处产生白烟较多可以判断氨气分子运动得快一些，而氨气的相对分子质量为Mr（NH3）=Ar（N）×1+Ar（H）×3=14×1+1×3=17，氯化氢的相对分子质量为Mr（HCl）=Ar（H）×1+Ar（Cl）×1=1×1+35.5×1=36.5，故得到结论：分子的运动速率与相对分子质量成反比；拓展探究中，将等量的品红分别滴入到等量的热水和冷水中，发现在热水中品红扩散较快，说明温度高分子运动速率更快．
解答 解：（1）氨气的相对分子质量为Mr（NH3）=Ar（N）×1+Ar（H）×3=14×1+1×3=17，氯化氢的相对分子质量为Mr（HCl）=Ar（H）×1+Ar（Cl）×1=1×1+35.5×1=36.5，故氨气的相对分子质量小于氯化氢的相对分子质量．由于C处出现白烟较多，说明氨气分子运动得要快，得到结论：相对分子质量越小，运动速度越快．
故答案为：小于，慢；
（2）氨气和氯化氢发生化学反应的方程式为：NH3+HCl═NH4Cl．
设生成的氯化铵的质量为x，
NH3+HCl═NH4Cl
17 53.5
34g x
$\frac{17}{34g}=\frac{53.5}{x}$
x=107g
故答案为：NH3+HCl═NH4Cl；107g；
（3）将等量的品红分别滴入到等量的热水和冷水中，观察到品红在热水中要比在冷水中扩散得快一些，由于热水的温度比冷水中要高，据此可知，温度越高，品红分子运动得越快．
故答案为：温度越高，分子的运动越快．
点评 本题考查学生在实验探究中通过实验现象和数据的分析来得到相关的结论的能力．要求除了要分析题目中的已知数据外，还要分析一些隐藏的数据，如本题中两种物质的相对分子质量．另外，拓展探究中的控制变量、比较分析法是一种常用的实验方法．
【教师提醒】它由Cu、Fe2O3、Fe（OH）3三种固体中的一种或两种组成．
【提出猜想】红色粉末可能的组成有：
①只有Cu ②只有Fe2O3 ③只有Fe（OH）3④是Fe2O3与Fe（OH）3的混合物 ⑤是Cu与Fe2O3的混合物 ⑥是Cu与Fe（OH）3的混合物
【资料获悉】
（1）2Fe（OH）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe2O3+3H2O
水CuSO4遇水变蓝；
（3）Cu在FeCl3溶液中发生反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2．
【探究思路】利用物质的性质不同设计实验加以甄别，先分别探究其中是否含有Fe（OH）3、Cu等，逐步缩小范围，然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究其组成．（装置内空气中的水蒸气、CO2忽略不计）
【实验探究】
（1）甲同学取适量红色粉末装入试管中，按图1进行实验．结果无水CuSO4没有变蓝，从而排除猜想中的③④⑥（填猜想中的序号）．
（2）在甲同学实验结论的基础上，乙同学另取少量红色粉末于试管中，滴加足量稀盐酸，振荡后观察，发现固体全部溶解，溶液变色．乙同学认为可以排除猜想中的①和⑤，而丙同学认为只能排除猜想①，你认为丙的观点正确（填“乙”或“丙”）．
（3）丁同学为进一步确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，按图2在通风橱中进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，仍继续通CO气体直至玻璃管冷却．反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如表：
| 反应前 | 反应后 | |
| Ⅰ组 | 玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g | 玻璃管和固体物质的总质量为36.1g |
| Ⅱ组 | 洗气瓶和所盛溶液的总质量为180.0g | 洗气瓶和瓶中物质的总质量为183.1g |
（1）中先通CO气体的作用是排净装置中的空气（或防止CO和装置中的空气混合受热发生爆炸）．
（2）选择Ⅰ组的实验数据计算来确定红色粉末的组成．最终计算结果表明：该红色粉末的组成是猜想中的第⑤组（填序号）．
（3）A装置中发生反应的化学方程式3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；实验中观察到A装置中的现象为部分红色粉末变黑．
（4）为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前是否需要先断开A和B的连接处？不需要（填“需要”或“不需要”），理由是因为一直通入CO气体，B中溶液不会倒吸到A装置中．
【反思评价】戊同学指出：从环保角度，图2装置有严重不足之处．你认为应该如何改进？
在B装置后放一燃着的酒精灯将剩余气体烧掉（或用塑料袋等收集）．
【拓展延伸】有同学提出丁同学上述实验中的CO还可以用H2代替，并将图2中B装置换成盛有碱石灰（生石灰和氢氧化钠固体混合物）的干燥管，来确定该红色粉末的组成，你认为是否可行？可行（填“可行”或“不可行”）．
2008北京奥运会火炬设计具有浓烈的中国特色，设计灵感来自中国传统的纸卷轴，用源于汉代的漆红色绘制出祥云图案，高雅华丽、内涵厚重．火炬长72厘米，重985克，燃料为丙烷（C3H8），燃烧的火焰颜色为亮黄色，在强光和日光情况下均可识别和拍摄，燃烧的产物为二氧化碳和水蒸气．火炬外形制作材料为可回收的铝合金环保材料，火炬的下半部喷涂高触感橡胶皮革漆，手感舒适不易滑落，这是首次创造性的在奥运火炬上使用这一材料．根据以上材料回答下列问题：
．【资料在线】
（1）加热条件下，气体X能与氧化铜反应生成铜、水和氮气．
（2）碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物，不与气体X反应．
无水氯化钙可吸收气体X．
（3）本实验条件下，氮气密度为1.15g•L-1，装置内空气中的水与二氧化碳对相关数据测定的影响可忽略不计．
【实验步骤】
（1）连接仪器，并检查装置气密性．
（2）取一定量氧化铜，准确称得其质量为2.40g．
（3）按图所示装入药品，测量并记录相关数据Ⅰ（见表）．
（4）连接A、B、C装置，将气体X缓缓通入一段时间后，连接上D装置，读数后开始加热．当A装置中氧化铜反应完全，停止加热，继续通入气X至玻璃管冷却，再次测量并记录相关数据Ⅱ（见表）．
【实验装置】
【相关数据】
| 数据编号 测量项目 | Ⅰ | Ⅱ |
| 玻璃管（含药品）的质量/g | 52.40 | 51.92 |
| B装置（含药品）的质量/g | 102.00 | 102.54 |
| 氮气的体积/mL | / | 243.5 |
（1）B装置中氧化钙吸水的原理为CaO+H2O=Ca（OH）2（用化学方程式表示）．
（2）实验过程中，当观察到，说明氧化铜已反应完全，停止加热，继续通入气体X至玻璃管冷却的目的是防止灼热的氧化铜被氧化和生成的水蒸气全部进入B装置内，使实验更精确．
（3）分析实验测量的数据，生成水的质量为0.54g，氧化铜中氧元素的质量为0.48g．
（4）通过计算推导出气体X的化学式NH3．