Question

4．某化学兴趣小组将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如下图，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装置中右侧导管液面上升，其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．②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
【提出问题】黑色固体物质又是什么？
【查阅资料】①氯化铁能溶于水，水溶液为黄色②铁钉属于合金材料
【进行猜想】小组成员中小明猜测该黑色物质可能是：①Fe、②Fe₂O₃、③FeCl₃、④C四种物质．
【验证猜想】
（1）小蓝同学认为不可能是氯化铁，该结论得到小组同学的认可，其理由是氯化铁溶于水．
（2）小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，其理由是铁钉是铁合金，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

【知识链接】在做铁钉锈蚀的实验中，把铁钉放在水或食盐溶液中，你的结论之一是铁钉在食盐水（填“水”或“食盐水”）中生锈快．

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；
[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．

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；
[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）因为铁钉是铁合金，含有碳，所以试管底部的黑色固体物质中含有碳．
故答案为：铁钉是铁合金，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
取黑色固体于试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）	有气泡产生（无气泡产生）	含有（或不含有）

知识链接：食盐水能够加快铁的生锈速率．
故答案为：食盐水．

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．