Question

冬日里的一天，某暖氣片和暖氣管的接口處突然爆裂，里面噴出大量的黃色液體，并伴有一些紅褐色的固體．水暖師傅進行了緊急搶修．同學們出于好奇收集了紅褐色固體進行探究．
[初步分析]紅褐色固體的主要成分是鐵銹，鐵銹的成分復雜，主要是________．由此聯想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟________等物質相互作用，發生一系列復雜的化學反應，使鐵轉化為鐵的化合物的過程．
[搜集資料]①不溶性堿金屬氧化物+水（反應前后元素化合價不變）；
②暖氣片是由生鐵鑄成的；
③當地暖氣用水為硬度較大的自來水；
④鐵與銅都屬于金屬，有部分相似的化學性質．如：銅在潮濕的空氣中可以形成銅綠[化學式為Cu₂（OH）₂CO₃]．
[提出猜想]請根據上述任意一條資料分析，紅褐色物質中還可能含有的物質是________（寫一種物質即可），你猜想的依據是________．
[設計實驗]請設計一個實驗來驗證你的猜想（紅褐色固體已干燥并研成粉末）．

實驗過程	預期的實驗現象
________	________

[拓展分析]①如何防止暖氣片生銹________；
②通過以上探究過程，再結合資料④，你對鐵生銹的條件有什么新的認識：________．

Answer 1

氧化鐵（或Fe₂O₃）    氧氣、水    氫氧化鐵（或Fe（OH）₃）    依據質量守恒定律反應前后元素的種類不發生改變，參加反應的物質為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素    取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱    試管內壁有水珠出現    將熱水中氧氣除去，用防銹的合金制作暖氣片    鐵生銹是鐵、氧氣、二氧化碳、水等物質共同作用的結果
分析：[初步分析]紅褐色固體的主要成分是鐵銹，了解鐵銹的主要成分，由此聯想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟 氧氣、水等物質相互作用．
[提出猜想]請根據上述任意一條資料分析，紅褐色物質中還可能含有的物質是氫氧化鐵（或Fe（OH）₃），你猜想的依據是依據質量守恒定律反應前后元素的種類不發生改變，參加反應的物質為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素．
[設計實驗]請設計一個實驗來驗證你的猜想（紅褐色固體已干燥并研成粉末）．
[拓展分析]①如何防止暖氣片生銹：除氧氣；
②通過以上探究過程，再結合資料④，對鐵生銹的條件有什么新的認識：鐵生銹是鐵、氧氣、二氧化碳、水等物質共同作用的結果．
解答：[初步分析]紅褐色固體的主要成分是鐵銹，鐵銹的成分復雜，主要是氧化鐵（或Fe₂O₃）．由此聯想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質相互作用，發生一系列復雜的化學反應，使鐵轉化為鐵的化合物的過程．
[搜集資料]①不溶性堿金屬氧化物+水（反應前后元素化合價不變）；
②暖氣片是由生鐵鑄成的；
③當地暖氣用水為硬度較大的自來水；
④鐵與銅都屬于金屬，有部分相似的化學性質．如：銅在潮濕空氣中可以形成銅綠[化學式為Cu₂（OH）₂CO₃]．
[提出猜想]請根據上述任意一條資料分析，（根據資料，可以寫出四種答案）紅褐色物質中還可能含有的物質是氫氧化鐵（或Fe（OH）₃），你猜想的依據是：依據質量守恒定律反應前后元素的種類不發生改變，參加反應的物質為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素．
[設計實驗]請設計一個實驗來驗證你的猜想（紅褐色固體已干燥并研成粉末）．（根據答案，可以寫成相應的四種設計方案）

實驗過程	預期的實驗現象
取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱	試管內壁有水珠出現

[拓展分析]①如何防止暖氣片生銹：將熱水中氧氣除去，用防銹的合金制作暖氣片；
②通過以上探究過程，再結合資料④，你對鐵生銹的條件有什么新的認識：鐵生銹是鐵、氧氣、二氧化碳、水等物質共同作用的結果．
故答為：[初步分析]氧化鐵（或Fe₂O₃）；氧氣（或空氣中的氧氣，或空氣，或O₂）水（或H₂O）
[提出猜想]
答案1：氫氧化鐵（或Fe（OH）₃）；依據質量守恒定律反應前后元素的種類不發生改變，參加反應的物質為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素（或鐵銹蝕是鐵與氧氣、水共同作用的結果，或Fe（OH）₃的顏色呈紅褐色）
答案2：碳（或C）；生鐵中含有碳
答案3：碳酸鈣（或CaCO₃）或氫氧化鎂（或Mg（OH）₂）；硬水受熱后產生水垢，水垢的主要成分為碳酸鈣（或CaCO₃，或氫氧化鎂、或Mg（OH）₂）
答案4：堿式碳酸鐵；根據形成銅綠的過程進行的推測
[設計實驗]

答案	實驗過程	預期的實驗現象
答案1	取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱	試管內壁有水珠出現
答案2	①取適量紅褐色粉末裝入試管中，加入過量的鹽酸充分反應 ②過濾，將濾紙上的黑色固體烘干后放在石棉網上（或燃燒匙中）用酒精燈灼燒 （③將涂有澄清石灰水的玻璃片放在固體上方）	試管底部有黑色固體 黑色固體保持紅熱，并逐漸減少 （澄清石灰水變渾濁）
答案3	檢驗碳酸鈣 ①取適量紅褐色粉末裝入試管中，加入稀鹽酸 ②將生成的氣體通入澄清石灰水	有氣泡產生 澄清石灰水變渾濁
	檢驗氫氧化鎂 取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱	試管內壁有水珠出現
答案4	①取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱 ②將生成的氣體通入澄清石灰水	試管內壁有水珠出現 澄清石灰水變渾濁

[拓展分析]
①將熱水中氧氣除去，用防銹的合金制作暖氣片
②鐵生銹是鐵、氧氣、二氧化碳、水等物質共同作用的結果
點評：本題是運用化學中的基本思想質量守恒思想，通過歸納不同物質或不同變化過程中相同點和不同點有效地尋找出它們之間的內在聯系以及融合點和嫁接點，從而培養了學生的創新思維能力．