Question

冬日里的一天，某班教室的暖气片和暖气管的接口处突然爆裂，里面喷出大量的黄色液体，并伴有一些红褐色的固体．水暖师傅、老师及同学们进行了紧急抢修．事后，同学们出于好奇收集了红褐色固体进行探究．
初步分析：红褐色固体的主要成分是铁锈，铁锈的成分复杂，主要成分是

 

．由此联想到铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟

 

、

 

等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的化合物．
搜集资料：
①不溶性碱

加热

金属氧化物+水（反应前后元素化合价不变）；
②暖气片是由生铁铸成的；
③当地暖气用水为硬度较大的自来水；
④铁与铜都属于金属，有部分相似的化学性质．如：铜在潮湿的空气中可以形成铜绿[化学式为Cu₂（OH）₂CO₃]．
提出猜想：请根据上述任意一条资料分析，红褐色物质中还可能含有的物质是

 

．（写一种物质即可），你猜想的依据是

 

 

．
设计实验：请设计一个实验来验证你的猜想（红褐色固体已干燥并研成粉末）．

实验过程	预期的实验现象

答：

答案	实验过程	预期的实验现象
答案1	取适量红褐色粉末装入试管中，加热．	试管内壁有水珠出现
答案2	①取适量红褐色粉末装入试管中，加入过量的稀盐酸充分反应 ②过滤，将滤纸上的黑色固体烘干后放在石棉网（或燃烧匙中）用酒精灯灼烧． （③将涂有澄清石灰水的玻璃片放在固体上方）	试管底部有黑色固体 黑色固体保持红热，并逐渐减少 （澄清石灰水变浑浊）
答案3	检验碳酸钙： ①取适量红褐色粉末装入试管中，加入稀盐酸． ②将生成的气体通入澄清石灰水．	有气泡产生 澄清石灰水变浑浊
	检验氢氧化镁： 取适量红褐色粉末装入试管中，加热	试管内壁有水珠出现
答案4	①取适量红褐色粉末装入试管中，加热． ②将产生的气体通入澄清石灰水．	试管内壁有水珠出现 澄清石灰水变浑浊

拓展分析：通过以上探究过程，再结合资料④，你对铁生锈的条件有什么新的认识？
答：

 

．

Answer 1

分析：铁锈的主要成分为氧化铁，而暖气片是生铁的生铁中含有碳，又因为铁锈是红褐色，且根据所收集的资料可以猜测红褐色铁锈中含有氢氧化铁．由收集材料③还可猜测红褐色物质中还含有碳酸钙和氢氧化镁．由材料④可得出生铁在生锈时不但要有氧气，水而且还要有二氧化碳．

解答：解：由所学知识可知铁锈的主要成分为氧化铁．生锈的实质是铁与氧气、水等物质发生的一系列复杂的化学反应．由所搜集的材料及质量守恒定律可猜测红褐色物质中可能还含有氢氧化铁、碳、碳酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸铜等．
可根据这几种物质的检验方法来验证它们存在．
故答案为：氧化铁；氧气（或空气中的氧气，或空气）；水；氢氧化铁；依据质量守恒定律反应前后元素的种类不发生改变，参加反应的物质为铁、氧气和水，因此生成物中一定含有铁、氢、氧元素（或铁锈蚀是铁与氧气、水共同作用的结果，或的颜色呈红褐色）；
答案2：碳（或C）生铁中含有碳
答案3：碳酸钙或氢氧化镁硬水受热后产生水垢，水垢的主要成分为碳酸钙（或或氢氧化镁）
答案4：碱式碳酸铁根据形成铜绿的过程进行的推测

答案	实验过程	预期的实验现象
答案1	取适量红褐色粉末装入试管中，加热．	试管内壁有水珠出现
答案2	①取适量红褐色粉末装入试管中，加入过量的稀盐酸充分反应 ②过滤，将滤纸上的黑色固体烘干后放在石棉网（或燃烧匙中）用酒精灯灼烧． （③将涂有澄清石灰水的玻璃片放在固体上方）	试管底部有黑色固体 黑色固体保持红热，并逐渐减少 （澄清石灰水变浑浊）
答案3	检验碳酸钙： ①取适量红褐色粉末装入试管中，加入稀盐酸． ②将生成的气体通入澄清石灰水．	有气泡产生 澄清石灰水变浑浊
	检验氢氧化镁： 取适量红褐色粉末装入试管中，加热	试管内壁有水珠出现
答案4	①取适量红褐色粉末装入试管中，加热． ②将产生的气体通入澄清石灰水．	试管内壁有水珠出现 澄清石灰水变浑浊

生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果．

点评：在猜测红褐色固体中含有的物质时，不能盲目的随便猜测，应根据收集的材料进行猜测．