Question

【題目】某化學興趣小組的同學為了探究鐵生銹的因素，設計了如圖裝置進行實驗。實驗時，他們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，試管底部有黑色固體。

請你一起參與分析，并完成后續實驗設計。

（觀察現象）

①裝置右側U形管中的紅墨水液面左高右低；②鐵釘生銹，試管底部有黑色固體物質。

（提出問題）U形管中的紅墨水液面為何左高右低？黑色固體物質又是什么？

（理論分析）該小組的回學根據學過的知識分析得知，紅墨水液面左高右低的原因是__。

（猜想與假設）該小組中的小明同學猜測該黑色固體可能含有：①Fe，②Fe2O3，③FeCl3，④C四種物質。

（分析與驗證）該實驗小組同學根據小明的四種猜測做了以下

（1）小強同學認為一定含有碳，該結論也得到小組同學的認可，理由是__。

（2）該小組的同學不能確定黑色固體中是否含有鐵單質，請你幫助他們設計方案進行確認：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
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和食鹽水中生銹的實驗，你的結論之一是鐵釘在_（填“水”或“食鹽水”）中生銹快。

（繼續探究）請你繼續設計實驗探究影響鐵釘生銹快慢的其他因素__。

Answer 1

【答案】鐵釘生銹消耗試管中的氧氣，導致試管中壓強減小 鐵釘中含有碳 稀鹽酸 不產生氣泡 黑色固體中不含鐵單質 食鹽水 溫度等

【解析】

[理論分析]

因為鐵釘生銹消耗了試管內的氧氣，使試管內壓強低于大氣壓，在外界大氣壓的作用下，裝置中左側導管中的液面升高，右側導管中液面下降。故填：鐵釘生銹消耗試管中的氧氣，導致試管中壓強減小。

[分析與驗證]

（1）小強同學認為一定含有碳，該結論也得到小組同學的認可，是因為鐵釘是由鐵碳合金制成的，且常溫下碳不跟氧氣、食鹽水等物質反應，又呈黑色。故填：鐵釘中含有碳。

（2）為了確定黑色固體中是否含有鐵，可根據鐵的化學性質設計實驗。可選用試劑稀鹽酸，實驗現象為：不產生氣泡；實驗結論為：黑色固體中不含鐵單質。（合理即可）

[知識鏈接]

因為食鹽能加快鐵生銹的速率，所以鐵釘在食鹽水中生銹快。

[繼續探究]

影響鐵釘生銹快慢的其他因素有溫度等。可以設計如下實驗：將兩支相同且潔凈的鐵釘分別置于兩支試管中，然后分別加入等量的水，使鐵釘部分處于水中，再將其中一支試管置于冰箱中（設置溫度低于10℃），另一支置于冰箱外的實驗臺上（常溫下），觀察現象。