某化学兴趣小组的同学为了探究铁生锈的因素.设计了下图装置进行实验.实验时.他们将一枚洁净的铁钉放入食盐水中(如右下图.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装置右侧U形管中的红墨水液面左高右低,②铁钉生锈.试管底部有黑色固体物质. [提出问题]U形管中的红墨水液面为何左高右低?黑色固体物质又是什么? [理论� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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某化学兴趣小组的同学为了探究铁生锈的因素，设计了下图装置进行实验。实验时，他们将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如右下图，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装置右侧U形管中的红墨水液面左高右低；②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质。

【提出问题】U形管中的红墨水液面为何左高右低？黑色固体物质又是什么？

【理论分析】该小组的同学根据已学过的知识分析得知，红墨水液面左高右低的原因是。

【猜想与假设】该小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①Fe，②Fe₂O₃，③FeCl₃，④C，四种物质。

【分析与验证】该实验小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：

（1）小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是：

。

（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，理由是：

。

（3）该小组的同学不能确定黑色固体中是否含有铁，请你帮助他们设计方案进行确认：

实验步骤

实验现象

实验结论

你选用的试剂是：

。

【知识链接】相信你一定在家中做过铁钉分别在水和食盐水中生锈的实验，你的结论之一是铁钉在

（填“水”或“食盐水”）中生锈快。

【继续探究】请你继续设计实验探究影响铁钉生锈快慢的其它因素，若正确，本题另奖励4分，化学试卷总分不超过60分。

【答案】

【理论分析】铁生锈消耗试管内的部分氧气，使其内部压强减小，U形管中红墨水在大气压的作用下而出现左高右低。

【分析与验证】（1）FeCl₃易溶于水，且呈黄色。（2）铁钉中原本就含有少量的碳。

（3）设计方案（其它合理答案均可给分）

实验步骤	实验现象	实验结论
你选用的试剂是：稀盐酸。	有气泡	有铁

【知识链接】食盐水

【继续探究】本题为开放性试题，可从温度、氧气浓度、杂质（催化剂、电解质）、铁的表面积等外在因素考虑对铁生锈的影响。只要设计的实验方案合理，现象、结论叙述正确，均可奖励4分。如：将几枚铁钉放在含有空气和水分相同、温度不同（如20℃和30℃）的试管中，发现温度越高铁生锈的速率越快，得出铁生锈的速率与温度成正比关系。

【解析】

试题分析：【理论分析】铁钉生锈是铁在氧气和水的共同作用下的结果，由于该反应消耗了试管内的氧气，使试管内的压强变小，低于外界大气压，故在外界大气压强的作用下，右侧U形管中的红墨水的液面会左高右低。

【分析与验证】（1）根据题意，“试管底部有黑色固体物质”，说明该黑色物质不溶于水，而氯化铁是易溶于水的物质，所以试管底部的黑色固体物质不可能是氯化铁。

（2）因为铁钉是铁的合金制成的，而铁合金中含有碳，而且碳在一般条件下不与其他物质反应，所以试管底部的黑色固体物质中含有碳。

（3）要想确定黑色固体中是否含有铁，可根据铁的性质分析并设计实验验证，如铁与稀酸能反应并生成气体，故可以取少量固体并向其中加入几滴稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生说明含有铁；若无气泡产生说明不含铁。

【知识链接】铁在水和氧气同时存在的条件下，容易生锈，且在酸和氯化钠的存在下，能使铁加速锈蚀。

【继续探究】温度、氧气的浓度、杂质（催化剂、电解质）、铁的表面积等外在因素都会影响铁的生锈，可选取其中一点进行验证，值得注意的是，一定要设计成对照实验，这样便于对比总结出规律，还要注意对照实验中的控制变量法，只能有一个可变量。如可将几枚铁钉放在含有空气和水分相同、温度不同（如20℃和30℃）的试管中观察，会发现温度越高铁生锈的速率越快，得出铁生锈的速率与温度成正比的关系。

考点：金属锈蚀的条件及其防护，实验方案的设计与评价

点评：理解和熟练掌握铁生锈的条件，以及常见物质铁及其化合物的性质和颜色等知识，是解答本题的关键；此外，对于探究型实验探究，要熟悉实验探究的环节和方法，精心设计实验方案，将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此，进行细心地探究实验和观察现象，再通过分析实验现象，推断、总结出该物质的性质或变化规律等。

练习册系列答案

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相关习题

科目：初中化学 来源： 题型：阅读理解

12、碳酸氢钠（NaHCO₃）俗称小苏打，常用于食品和医药工业．某化学兴趣小组的同学对碳酸氢钠的性质进行探究．
实验一：探究碳酸氢钠溶液的酸碱性
用pH试纸测得碳酸氢钠溶液的pH为10，由此可知碳酸氢钠溶液呈

碱

性．
实验二：探究碳酸氢钠的热稳定性
[查阅资料]碳酸氢钠受热容易分解，生成水、二氧化碳气体和一种常见的固体物质．
[进行实验]为验证碳酸氢钠受热时会分解，兴趣小组的同学取一定质量的碳酸氢钠到铜片上加热，如右图所示．
（1）加热一段时间后，观察到烧杯内壁有

有水珠

．
（2）充分加热后，将烧杯迅速倒转过来，倒入适量的澄清石灰水，振荡，观察到石灰水变浑浊．写出该反应的化学方程式

CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O

．
（3）兴趣小组的同学认为充分加热后的固体产物可能是NaOH或Na₂CO₃．
①他们猜想的依据是

根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变

．
②请设计实验检验反应后的固体产物是NaOH还是Na₂CO₃，并填入下表（只要求填写其中一行．若两行都写，按第一行计分）：

实验操作	预期现象	结论
取样，加入适量的稀盐酸	有气泡产生	固体产物是Na₂CO₃，而不是NaOH
取样，加入适量的稀盐酸	没有气泡产生	固体是产物NaOH，而不是Na₂CO₃

[拓展应用]碳酸氢钠、碳酸钙、氢氧化镁等常用于制作抗酸药，用来治疗胃酸过多．但对于
患有胃溃疡（胃黏膜溃烂）的病人在胃酸过多时，却不宜服用碳酸氢钠、碳酸钙等碳酸盐，
其原因是

它们之间会发生化学反应生成二氧化碳气体，使胃内压强增大，可能会产生胃穿孔

．

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科目：初中化学 来源： 题型：

35、大气中CO₂含量的增加会加剧温室效应，为寻找处理CO₂，减少其排放的方法，某化学兴趣小组的同学设计了实验室制取CO₂，并将CO₂转化的实验．制取CO₂装置图如下：

将CO₂转化的实验流程为：

请你帮助他们回答下列问题：
（1）写出实验室制取CO₂的化学方程式

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑

；
（2）浓硫酸的作用是

吸水干燥

，收集装置为

（填字母）
（3）利用C装置可以收集标准状况下最轻的气体，实验室制取该气体的化学方程式是

Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑

，点燃这种气体前应

验纯

．
（4）实验流程中CO₂转化的最终产物为

C和O₂

（填化学式，下同），在此过程中可循环利用的物质是

HCl

．

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科目：初中化学 来源： 题型：

（2008?东城区二模）下图是实验室制取气体的常用装置，请根据图示回答：（注：a与b处分别接尾气处理装置）

（1）实验室若用高锰酸钾制取氧气，选择的发生装置是

（填字母，下同）．若要制取二氧化碳应选择的发生装置是

，制取二氧化碳的化学方程式为

CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑

．
（2）机动车排放的尾气是空气的重要污染源，其成分之一是氮氧化物（如NO₂等）．某化学兴趣小组的同学在查阅资料后得知：
（i）NO₂常温下是一种红棕色有刺激性气味的气体，它的密度比空气大．
（ii）NO₂能溶于水并与水反应生成硝酸．
（iii）实验室常用铜与浓硝酸反应制取NO₂：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2X．
根据以上信息回答下列问题：
①物质X的化学式为

H₂O

．
②若从上图中选择合适的装置来制取并收集NO₂气体，你选择的发生装置是

（填装置序号，下同），收集装置是

．
③实验时在发生装置中可以观察到：铜片不断溶解并得到蓝色溶液[为Cu（NO₃）₂溶液]，还能观察到的现象有

铜片表面有气泡放出，有红棕色气体产生

．

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科目：初中化学 来源： 题型：

（2012?烟台）某化学兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验（装置气密性良好），先关闭止水夹，将足量的氢氧化钠溶液滴入烧瓶中，充分吸收掉二氧化碳后，再打开止水夹．
（1）烧瓶中观察到的现象是

澄清石灰水倒吸入烧瓶，烧瓶中溶液变浑浊

．
（2）根据上述现象能否得出“二氧化碳与氢氧化钠发生了反应”的结论？原因是

不能，也可能是二氧化碳溶于水造成的

．
（3）实验结束后，兴趣小组提出新问题：烧瓶内液体的溶质可能是什么？
[猜想]猜想①：溶质只有氢氧化钠；
猜想②：溶质是氢氧化钠和氢氧化钙；
你还需补充的猜想：溶质是

氢氧化钠和碳酸钠

．
[设计实验]请你为这三种猜想设计实验验证方案

实验操作	预期现象及结论

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科目：初中化学 来源： 题型：

某化学兴趣小组的同学在实验室配制质量分数为8%的氢氧化钠溶液，并用其测定某稀盐酸中溶质的质量分数．
（1）配制200g质量分数为8%的氢氧化钠溶液．
①计算：需要氢氧化钠固体的质量为

g，水的体积为

184

mL（水的密度近似看作1g/cm³）．
②称量：调节托盘天平平衡，将一个烧杯放在托盘天平的

左

盘，称量其质量．然后

（按操作的先后顺序选填字母），直至天平平衡．
A．将氢氧化钠固体加入烧杯中 B．按需要添加砝码、移动游码
该步骤中用烧杯而不用纸称量氢氧化钠的原因是

氢氧化钠有强烈的腐蚀性（或氢氧化钠易潮解）

．
③溶解：用量筒量取所需的水，倒入盛有氢氧化钠固体的烧杯里，搅拌，使其溶解，并冷却至室温．
④把配好的溶液装入试剂瓶，塞好橡皮塞并贴上标签．
（2）如图表示用上述配制的氢氧化钠溶液与20g某稀盐酸发生反应后溶液温度的变化情况．
①根据曲线判断，当加入氢氧化钠溶液的质量为

20g

时，反应恰好完全进行．
②当加入15g氢氧化钠溶液时，所得溶液中的溶质为

HCl、NaCl

（写化学式）．
③试计算该稀盐酸中溶质的质量分数（请写出计算过程）．

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