三、实验探究题(共18分)
17. 思想方法 对比法 某兴趣小组设计如图实验探究微观粒子的性质。

【知识回忆】如图1所示,烧杯A中装有20 mL蒸馏水,并滴入了几滴酚酞,烧杯A中的溶液由无色变为红色,可知浓氨水具有的物理性质是。
【猜想与假设】关于酚酞变红,兴趣小组同学提出以下三种猜想:
猜想一:从B烧杯中蒸发出水蒸气,部分水分子运动进入A烧杯,水使酚酞变红;
猜想二:从B烧杯中挥发出氨气,部分氨气分子运动进入A烧杯,氨气使酚酞变红;
猜想三:从B烧杯中挥发出氨气,部分氨气分子运动进入A烧杯,与水结合形成氨水,氨水使酚酞变红。
【交流讨论】同学们经过讨论后一致认为猜想一不成立,理由是。
【进行实验】为了探究另外两种猜想,同学们设计如下实验方案:

【实验拓展】
(1)已知浓盐酸会挥发出氯化氢气体,且氯化氢分子的质量大于氨气分子的质量。如图2,将装置平放在桌面上,观察到产生的白烟(氯化氢与氨气反应生成的氯化铵)在如图2所示位置,分子的质量越大,分子运动速率越(填“慢”或“快”)。
(2)为了展示兴趣小组的工作成果。小组同学为大家表演小魔术“铁树开花”,具体实验如图3、图4所示。其中图3中的浓氨水温度较高,图4中的浓氨水温度较低,可以观察到两个烧杯中细铁丝上的棉团都由白色变为红色,且。

【知识回忆】挥发性 【交流讨论】烧杯A中本来就有水,烧杯A中的溶液一开始不变红,说明水不能使酚酞变红 【进行实验】将一片干燥滤纸放入收集满氨气的集气瓶中 二 三 【实验拓展】(1)慢 (2)图3中棉团变色的速率比图4快
解析:【交流讨论】猜想一肯定不成立,原因是烧杯A中本来就有水,开始烧杯A中的溶液不变红,说明水不能使酚酞变红。【进行实验】根据控制变量法,从表中的实验看出,其中一片滤纸条用水润湿,则另一片应用干燥的滤纸条,因此应设计实验为将其中一片干燥滤纸放入收集满氨气的集气瓶中,滤纸不变色,说明氨气不能使酚酞变红,猜想二不成立;在另一片滤纸上滴几滴蒸馏水,再放入收集满氨气的集气瓶中,滤纸变红色,说明猜想三成立。【实验拓展】(1)图2中氯化氢与氨气反应生成氯化铵,反应的文字表达式为氯化氢+氨气→氯化铵,氯化氢分子的质量大于氨气分子的质量,从图中可以看出,白烟形成的位置离浓氨水远,离浓盐酸近,由此说明在其他条件相同的情况下,分子的质量越大,分子运动速率越慢。(2)图3中的浓氨水温度较高,图4中的浓氨水温度较低,而其他条件均相同,但图3中的“铁树开花”速率比图4中的快,原因是温度越高,分子运动速率越快。

【分析】
本题通过对比实验探究微观粒子的性质，需结合酚酞的变色原理、控制变量法分析各猜想的合理性，再根据实验现象推导分子运动的影响因素。首先，知识回忆部分，烧杯A中蒸馏水加酚酞变红，说明浓氨水的氨分子能运动到A，体现浓氨水的挥发性；交流讨论中，猜想一认为水蒸气使酚酞变红，但烧杯A本身有水且初始未变红，可排除；实验环节需控制变量验证氨气和氨水的作用，干燥滤纸和湿润滤纸的对比可区分猜想二和三；实验拓展则通过氯化氢与氨气的白烟位置、不同温度浓氨水的变色速率，推导分子运动速率与质量、温度的关系。
【解析】
1. 【知识回忆】：烧杯A中为蒸馏水和酚酞，初始溶液无色，加入浓氨水后氨分子运动到A使酚酞变红，说明浓氨水具有挥发性（该性质无需化学变化体现，属于物理性质）。
2. 【交流讨论】：猜想一认为水蒸气使酚酞变红，但烧杯A中原本就有水，初始时溶液未变红，说明水不能使酚酞变红，因此猜想一不成立。
3. 【进行实验】：为验证猜想二（氨气使酚酞变红）和猜想三（氨水使酚酞变红），需控制变量：将一片干燥滤纸放入收集满氨气的集气瓶中，滤纸不变色，说明氨气不能使酚酞变红，故猜想二不成立；另取一片滴有蒸馏水的滤纸放入氨气中，滤纸变红，说明氨气与水结合成的氨水使酚酞变红，故猜想三成立。
4. 【实验拓展】
（1）氯化氢分子质量大于氨气分子，白烟（氯化铵）离浓氨水（氨气来源）更远，说明氨气分子运动更快，氯化氢分子运动更慢，因此分子质量越大，运动速率越慢。
（2）浓氨水温度越高，分子运动速率越快，图3中浓氨水温度高于图4，因此图3中棉团变色速率比图4快。
【答案】
【知识回忆】挥发性；【交流讨论】烧杯A中本来就有水，烧杯A中的溶液一开始不变红，说明水不能使酚酞变红；【进行实验】将一片干燥滤纸放入收集满氨气的集气瓶中；二；三；【实验拓展】(1)慢；(2)图3中棉团变色的速率比图4快
【知识点】
分子的性质、酸碱指示剂的变色、控制变量法
【点评】
本题以实验探究为载体，考查微观粒子的性质，重点训练学生运用控制变量法分析实验的能力，需结合实验现象推导结论，是初中化学中探究分子性质的典型题型，注重逻辑推理。
【难度系数】
0.5