Question

17．生活中我们经常发现存放的铁钉会生锈．
（1）小牛和小明通过如图所示实验对铁制品生锈的条件进行探究．通过和分析：
最易生锈的是A（填序号），试管B中加入植物油的目的是隔绝空气．我得出铁生锈的条件是与氧气、水同时接触（或在潮湿的空气中）．
（2）在实验室用稀盐酸除铁锈的实验中，小牛认为盐酸中含有H₂O、H⁺、Cl^-三种粒子，为了探究稀盐酸中哪种粒子能使铁锈溶解，他进行了如下实验，我能帮他完成．

实验步骤	实验现象	实验结论	设计实验的目的
向装有锈铁钉的试管中加入足量NaCl溶液，振荡	铁锈不溶解	Cl-不能使铁锈溶解	证明Cl-（或Cl-和H2O）能不能使铁锈溶解

小明认为还需要补做一个“向装有锈铁钉的试管中加入水”的对比实验，我认为这个实验是多余的，理由是NaCl溶液中含有H₂O，在上述实验中已做了验证．
小明在做铁钉除锈实验时，由于忘了及时从稀盐酸中取出已除掉铁锈的铁钉，过了一段时间后，他发现铁钉表面居然出现了黑色物质．通过分析我认为铁钉表面的黑色物质可能是炭（或“C”）．
（3）为了探究铁锈除掉后溶液的组成，小牛将生锈的铁钉放入一支试管中，加入一定量的稀盐酸，待铁钉表面的铁锈恰好溶解完时，迅速取出铁钉，再进行以下实验．

实验步骤	实现现象	实验结论
向取出铁钉的溶液中加入过量的铁粉	----	----

我能写出（3）中的一个化学方程式Fe+2FeCl₃═3FeCl₂或Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O或Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑．
（4）通过以上探究，我获得的启示是在干燥的环境中，铁制品不易生锈；给金属除锈时，不能长时间将金属浸在酸中；铁钉是铁合金．

Answer 1

分析 （1）欲正确解答本题，须知铁生锈的条件以及防锈的措施．
（2）欲正确解答本题，须知稀盐酸除铁锈的化学反应式，和氯化钠溶液和铁锈是否发生反应．
（3）要完成表格、写出化学方程式，就需要知道铁锈和稀盐酸反应后的溶液再加入过量铁粉的反应过程．
（4）结合以上实验现象和结论，认真分析，得出结论．

解答 解：（1）因为我们知道钢铁锈蚀条件是：同时和氧气、水接触．A试管中铁钉浸在水里，管口未做任何处理，故铁钉同时和氧气、水接触，符合钢铁锈蚀条件，故最易生锈的是A试管；
B试管中植物油不溶与水，且密度比水小，故可浮在水面，起到了隔绝空气的作用，铁钉虽浸在水里，但不同时具备氧气和水这两个条件，故铁钉也不易生锈；
C试管中没有水，管口闭塞，管内既没水也没空气，铁钉更不易生锈；
故答案为：A；隔绝空气；与氧气、水同时接触（或在潮湿的空气中）．
（2）①由题意可知这一实验的目的是证明Cl^-（或Cl^-和H₂O）能不能使铁锈溶解；
②因为氧化铁与氯化钠不能互换成分，故不发生化学反反应，所以铁锈不溶解，因此可以判断Cl^-不能使铁锈溶解；
③小明认为还需要补做一个“向装有锈铁钉的试管中加入水”的对比实验，我认为这个实验是多余的，理由是NaCl溶液中含有H₂O，在上述实验中已做了验证；
④由于忘了及时从稀盐酸中取出已除掉铁锈的铁钉，过了一段时间后，他发现铁钉表面居然出现了黑色物质，这说明铁钉是铁合金，其中的碳析出，故铁钉表面的黑色物质可能是炭（或“C”）．

实验步骤	实验现象	实验结论	设计实验的目的
向装有锈铁钉的试管中加入足量的NaCl溶液，振荡	铁锈不溶解	Cl-不能使铁锈溶解	证明Cl-（或Cl-和H2O）能不能使铁锈溶解

（3）

实验步骤	实验现象	实验结论
向取出铁钉的溶液中加入过量的铁粉	①无气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色 ②有气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色	溶液的组成：溶质有氯化铁（或FeCl3），溶剂是水（或H2O）或：有气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色，或：溶液组成：溶质含有氯化氢（或HCl）和氯化铁（或FeCl3），溶剂是水（或H2O）

①Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O，铁锈是黄色，FeCl₃溶液是绿色，故答案为：无气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色；溶液的组成：溶质有氯化铁（或FeCl₃），溶剂是水（或H₂O）
②Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑有氢气生成铁锈是黄色，FeCl₃溶液是绿色，故答案为：有气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色，
③Fe+2FeCl₃═3FeCl₂，溶液组成：溶质含有氯化氢（或HCl）和氯化铁（或FeCl₃），溶剂是水（或H₂O）；Fe+2FeCl₃═3FeCl₂或Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O或Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑（此反应只有确定溶质中含有氯化氢的才得分）
（4）因为我们知道钢铁锈蚀条件是：同时和氧气、水接触；给金属除锈时，长时间将金属浸在酸中，可能会继续发生反应；铁钉是铁合金，其中含有其它成分；故答案为：在干燥的环境中，铁制品不易生锈；给金属除锈时，不能长时间将金属浸在酸中；铁钉是铁合金；
答案：
（1）A；隔绝空气；与氧气、水同时接触（或在潮湿的空气中）．
（2）

实验步骤	实验现象	实验结论	设计实验的目的
向装有锈铁钉的试管中加入足量的NaCl溶液，振荡	铁锈不溶解	Cl-不能使铁锈溶解	证明Cl-（或Cl-和H2O）能不能使铁锈溶解

NaCl溶液中含有H₂O，在上述实验中已做了验证；炭（或“C”）．
（3）

实验步骤	实验现象	实验结论
向取出铁钉的溶液中加入过量的铁粉	①无气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色 ②有气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色	溶液的组成：溶质有氯化铁（或FeCl3），溶剂是水（或H2O）或：有气泡出现，溶液由黄色变成浅绿色，或：溶液组成：溶质含有氯化氢（或HCl）和氯化铁（或FeCl3），溶剂是水（或H2O）

Fe+2FeCl₃═3FeCl₂或Fe₂O₃+6HCl═2FeCl₃+3H₂O或Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
（4）在干燥的环境中，铁制品不易生锈；给金属除锈时，不能长时间将金属浸在酸中；铁钉是铁合金；

点评 本题要求学生牢固掌握有关金属的腐蚀和防护方面的知识，才能正确解答．同时检查学生从实验中获取信息的能力．