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(xué)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(fù)雜，主要是

 

．由此聯(lián)想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟

 

等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使鐵轉(zhuǎn)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(yīng)前后元素化合價不變）；
②暖氣片是由生鐵鑄成的；
③當(dāng)?shù)嘏瘹庥盟疄橛捕容^大的自來水；
④鐵與銅都屬于金屬，有部分相似的化學(xué)性質(zhì)．如：銅在潮濕的空氣中可以形成銅綠[化學(xué)式為Cu₂（OH）₂CO₃]．
[提出猜想]請根據(jù)上述任意一條資料分析，紅褐色物質(zhì)中還可能含有的物質(zhì)是

 

（寫一種物質(zhì)即可），你猜想的依據(jù)是

 

．
[設(shè)計實驗]請設(shè)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(yù)期的實驗現(xiàn)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(jié)合資料④，你對鐵生銹的條件有什么新的認識：

 

．

Answer 1

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(lián)想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟 氧氣、水等物質(zhì)相互作用．
[提出猜想]請根據(jù)上述任意一條資料分析，紅褐色物質(zhì)中還可能含有的物質(zhì)是氫氧化鐵（或Fe（OH）₃），你猜想的依據(jù)是依據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生改變，參加反應(yīng)的物質(zhì)為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素．
[設(shè)計實驗]請設(shè)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(jié)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(zhì)共同作用的結(jié)果．

解答：解：[初步分析]紅褐色固體的主要成分是鐵銹，鐵銹的成分復(fù)雜，主要是氧化鐵（或Fe₂O₃）．由此聯(lián)想到鐵在空氣中銹蝕，實際上是鐵跟氧氣、水等物質(zhì)相互作用，發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，使鐵轉(zhuǎn)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(yīng)前后元素化合價不變）；
②暖氣片是由生鐵鑄成的；
③當(dāng)?shù)嘏瘹庥盟疄橛捕容^大的自來水；
④鐵與銅都屬于金屬，有部分相似的化學(xué)性質(zhì)．如：銅在潮濕空氣中可以形成銅綠[化學(xué)式為Cu₂（OH）₂CO₃]．
[提出猜想]請根據(jù)上述任意一條資料分析，（根據(jù)資料，可以寫出四種答案）紅褐色物質(zhì)中還可能含有的物質(zhì)是氫氧化鐵（或Fe（OH）₃），你猜想的依據(jù)是：依據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生改變，參加反應(yīng)的物質(zhì)為鐵、氧氣和水，因此生成物中一定含有鐵、氫、氧元素．
[設(shè)計實驗]請設(shè)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(jù)答案，可以寫成相應(yīng)的四種設(shè)計方案）

實驗過程	預(yù)期的實驗現(xiàn)象
取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱	試管內(nèi)壁有水珠出現(xiàn)

[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(jié)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(zhì)共同作用的結(jié)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(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后元素的種類不發(fā)生改變，參加反應(yīng)的物質(zhì)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(jié)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(chǎn)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(jù)形成銅綠的過程進行的推測
[設(shè)計實驗]

答案	實驗過程	預(yù)期的實驗現(xiàn)象
答案1	取適量紅褐色粉末裝入試管中，加熱	試管內(nèi)壁有水珠出現(xiàn)
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(yīng) ②過濾，將濾紙上的黑色固體烘干后放在石棉網(wǎng)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(chǎn)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(nèi)壁有水珠出現(xiàn)
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(nèi)壁有水珠出現(xiàn) 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(zhì)共同作用的結(jié)果

點評：本題是運用化學(xué)中的基本思想質(zhì)量守恒思想，通過歸納不同物質(zhì)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(nèi)在聯(lián)系以及融合點和嫁接點，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力．