Question

冬日里的一天，某班教室的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、老師及同學們進行了緊急搶修．事后，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

加熱

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]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

分析：鐵銹的主要成分為氧化鐵，而暖氣片是生鐵的生鐵中含有碳，又因為鐵銹是紅褐色，且根據所收集的資料可以猜測紅褐色鐵銹中含有氫氧化鐵．由收集材料③還可猜測紅褐色物質中還含有碳酸鈣和氫氧化鎂．由材料④可得出生鐵在生銹時不但要有氧氣，水而且還要有二氧化碳．

解答：解：由所學知識可知鐵銹的主要成分為氧化鐵．生銹的實質是鐵與氧氣、水等物質發生的一系列復雜的化學反應．由所搜集的材料及質量守恒定律可猜測紅褐色物質中可能還含有氫氧化鐵、碳、碳酸鈣、氫氧化鎂、堿式碳酸銅等．
可根據這幾種物質的檢驗方法來驗證它們存在．紅褐色的氫氧化鐵為不溶性堿，加熱能分解生成紅色的氧化鐵和水．
故答案為：
[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
答案2	①取少量紅褐色粉末裝入試管中，如果量的稀鹽酸充分反應． 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的石灰水．	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
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的石灰水．	試管內壁有水珠 出現澄清石灰水變渾濁

[拓展分析]
鐵生銹是鐵、氧氣、二氧化碳、水等物質共同作用的結果．

點評：在猜測紅褐色固體中含有的物質時，不能盲目的隨便猜測，應根據收集的材料進行猜測．