Question

某化學興趣小組的同學將一枚潔凈的鐵釘放入食鹽水中（如圖，裝置氣密性良好），一段時間后，進行觀察．請你一起參與分析，并完成后續(xù)實驗設計．
觀察現(xiàn)象：
①裝置中右側(cè)導管中的液面升高．
②鐵釘生銹，試管底部有黑色固體物質(zhì)．
提出問題：導管中液體為何升高？黑色固體物質(zhì)又是什么？
理論分析：小組同學根據(jù)已學過的知識分析得知，液面上升的原因是

 

．
猜想與假設：小組中的小明同學猜測該黑色固體可能含有：①

 

，②Fe₂O₃，③FeCl₃，④C四種物質(zhì)．
分析與驗證：小組同學根據(jù)小明的四種猜測做了以下分析：
（1）小紅同學認為不可能含有氯化鐵，該結(jié)論得到小組同學的認可，理由是

 

．
（2）小強同學想證明是否含有碳，他設計了下列方案并進行實驗：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
用試管取少量黑色固體，滴加足量稀鹽酸一定含有碳

（3）小組同學不能確定是否含有鐵，請你幫他們設計方案進行確認：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
你選用的試劑是：

知識鏈接：相信你一定在家中做過鐵釘分別在水以及食鹽水中生銹的實驗，你的結(jié)論之一是鐵釘在

 

（填“水”或“食鹽水”）中生銹快．
反思：防止鐵制品生銹的方法是

 

（寫一種）．

Answer 1

分析：理論分析：根據(jù)鋼鐵生銹的條件是鋼鐵與氧氣和水同時接觸分析解答；
猜想與假設：根據(jù)質(zhì)量守恒定律和有關反應分析；
[分析與驗證]：（1）根據(jù)黑色固體是不溶于水的物質(zhì)，而氯化鐵可溶于水分析；
（2）根據(jù)鐵釘是鐵合金，含有碳，碳不溶于稀鹽酸分析；
（3）根據(jù)鐵與酸反應可生成氣體進行驗證；
知識鏈接：酸性溶液、堿性溶液、鹽溶液能促進金屬生銹；
反思：根據(jù)鐵生銹的條件分析．

解答：解：理論分析：
液面上升的原因是：鐵釘生銹消耗了試管內(nèi)的氧氣，使試管內(nèi)壓強低于大氣壓，在外界大氣壓強的作用下裝置中右側(cè)導管中的液面升高．
故答案為：鐵釘生銹消耗了試管內(nèi)的氧氣，使試管內(nèi)壓強低于大氣壓．
猜想與假設：鐵釘放入食鹽水中，生成FeCl₃，鐵與氧氣反應，生成Fe₂O₃，鐵釘是鐵合金，含有碳．所以可能含有的物質(zhì)是：①Fe，②Fe₂O₃，③FeCl₃，④C四種物質(zhì)．
故答案為：Fe．
[分析與驗證]：
（1）因為氯化鐵易溶于水，所以試管底部的黑色固體物質(zhì)不是氯化鐵．
故答案為：氯化鐵溶于水．
（2）根據(jù)實驗步驟：用試管取少量黑色固體，滴加足量稀鹽酸一定含有碳．可知現(xiàn)象是：黑色固體不溶；實驗結(jié)論是：含有碳．
故答案為：黑色固體不溶；含有碳．
（3）因為鐵與酸反應可生成氣體，我們可以加入稀鹽酸或稀硫酸，若有氣泡生成說明含有鐵，若無氣泡產(chǎn)生說明不含鐵．實驗步驟、現(xiàn)象、結(jié)論如表中所示

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
稀鹽酸（稀硫酸）	有氣泡產(chǎn)生（無氣泡產(chǎn)生）	含有（不含有）

知識鏈接：食鹽水能夠加快鐵的生銹速率．
故答案為：食鹽水．
反思：鐵生銹的條件是與空氣中的氧氣和水反應，所以防止鐵制品生銹的方法是隔絕空氣，如涂油、擦漆等．
故答案為：涂油．

點評：解答本題要掌握鐵生銹的條件方面的知識，并且了解常見物質(zhì)鐵以及其化合物的性質(zhì)和顏色等，只有這樣才能對相關方面的問題做出正確的解答．