Question

(9分)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

[理論分析]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(合理即可)
[猜想與假設】①Fe
[分析與驗證](1)氯化鐵溶于水　(2)黑色固體不溶
(3)稀鹽酸(或稀硫酸)　有氣泡產(chǎn)生(無氣泡產(chǎn)生)　含有(或不含有)(合理即可)
[知識鏈接]食鹽水　
[反思]涂油、擦漆等。

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．
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①填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．
（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．
（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．
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．