Question

【题目】某化学兴趣小组的同学为了探究铁生锈的因素，设计了如图装置进行实验。实验时，他们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，试管底部有黑色固体。

请你一起参与分析，并完成后续实验设计。

（观察现象）

①装置右侧U形管中的红墨水液面左高右低；②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质。

（提出问题）U形管中的红墨水液面为何左高右低？黑色固体物质又是什么？

（理论分析）该小组的回学根据学过的知识分析得知，红墨水液面左高右低的原因是__。

（猜想与假设）该小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①Fe，②Fe2O3，③FeCl3，④C四种物质。

（分析与验证）该实验小组同学根据小明的四种猜测做了以下

（1）小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是__。

（2）该小组的同学不能确定黑色固体中是否含有铁单质，请你帮助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和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。

（继续探究）请你继续设计实验探究影响铁钉生锈快慢的其他因素__。

Answer 1

【答案】铁钉生锈消耗试管中的氧气，导致试管中压强减小 铁钉中含有碳 稀盐酸 不产生气泡 黑色固体中不含铁单质 食盐水 温度等

【解析】

[理论分析]

因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，在外界大气压的作用下，装置中左侧导管中的液面升高，右侧导管中液面下降。故填：铁钉生锈消耗试管中的氧气，导致试管中压强减小。

[分析与验证]

（1）小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，是因为铁钉是由铁碳合金制成的，且常温下碳不跟氧气、食盐水等物质反应，又呈黑色。故填：铁钉中含有碳。

（2）为了确定黑色固体中是否含有铁，可根据铁的化学性质设计实验。可选用试剂稀盐酸，实验现象为：不产生气泡；实验结论为：黑色固体中不含铁单质。（合理即可）

[知识链接]

因为食盐能加快铁生锈的速率，所以铁钉在食盐水中生锈快。

[继续探究]

影响铁钉生锈快慢的其他因素有温度等。可以设计如下实验：将两支相同且洁净的铁钉分别置于两支试管中，然后分别加入等量的水，使铁钉部分处于水中，再将其中一支试管置于冰箱中（设置温度低于10℃），另一支置于冰箱外的实验台上（常温下），观察现象。