Question

某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，装置气密性良好），一段时间后，进行观察．请你一起参与分析，并完成后续实验设计．
观察现象：
①装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是

 

．
猜想与假设：小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①

 

，②Fe₂O₃，③FeCl₃，④C四种物质．
分析与验证：小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：
（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是

 

．
（2）小强同学想证明是否含有碳，他设计了下列方案并进行实验：

实验步骤	实验现象	实验结论
用试管取少量黑色固体，滴加足量稀盐酸一定含有碳

（3）小组同学不能确定是否含有铁，请你帮他们设计方案进行确认：

实验步骤	实验现象	实验结论
你选用的试剂是：

知识链接：相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是铁钉在

 

（填“水”或“食盐水”）中生锈快．
反思：防止铁制品生锈的方法是

 

（写一种）．

Answer 1

分析：理论分析：根据钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触分析解答；
猜想与假设：根据质量守恒定律和有关反应分析；
[分析与验证]：（1）根据黑色固体是不溶于水的物质，而氯化铁可溶于水分析；
（2）根据铁钉是铁合金，含有碳，碳不溶于稀盐酸分析；
（3）根据铁与酸反应可生成气体进行验证；
知识链接：酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈；
反思：根据铁生锈的条件分析．

解答：解：理论分析：
液面上升的原因是：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，在外界大气压强的作用下装置中右侧导管中的液面升高．
故答案为：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压．
猜想与假设：铁钉放入食盐水中，生成FeCl₃，铁与氧气反应，生成Fe₂O₃，铁钉是铁合金，含有碳．所以可能含有的物质是：①Fe，②Fe₂O₃，③FeCl₃，④C四种物质．
故答案为：Fe．
[分析与验证]：
（1）因为氯化铁易溶于水，所以试管底部的黑色固体物质不是氯化铁．
故答案为：氯化铁溶于水．
（2）根据实验步骤：用试管取少量黑色固体，滴加足量稀盐酸一定含有碳．可知现象是：黑色固体不溶；实验结论是：含有碳．
故答案为：黑色固体不溶；含有碳．
（3）因为铁与酸反应可生成气体，我们可以加入稀盐酸或稀硫酸，若有气泡生成说明含有铁，若无气泡产生说明不含铁．实验步骤、现象、结论如表中所示

实验步骤	实验现象	实验结论
稀盐酸（稀硫酸）	有气泡产生（无气泡产生）	含有（不含有）

知识链接：食盐水能够加快铁的生锈速率．
故答案为：食盐水．
反思：铁生锈的条件是与空气中的氧气和水反应，所以防止铁制品生锈的方法是隔绝空气，如涂油、擦漆等．
故答案为：涂油．

点评：解答本题要掌握铁生锈的条件方面的知识，并且了解常见物质铁以及其化合物的性质和颜色等，只有这样才能对相关方面的问题做出正确的解答．