Question

冬日里的一天，某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．水暖师傅进行了紧急抢修．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的过程．
[搜集资料]①不溶性碱金属氧化物+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
______	______

[拓展分析]①如何防止暖气片生锈______；
②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：______．

Answer

[初步分析]红褐色固体的主要成分是铁锈，了解铁锈的主要成分，由此联想到铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟 氧气、水等物质相互作用．
[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氢氧化铁（或Fe（OH）3），你猜想的依据是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．
[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）．
[拓展分析]①如何防止暖气片生锈：除氧气；
②通过以上探究过程，再结合资料④，对铁生锈的条件有什么新的认识：铁生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果．
【解析】
[初步分析]红褐色固体的主要成分是铁锈，铁锈的成分复杂，主要是氧化铁（或Fe2O3）．由此联想到铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的化合物的过程．
[搜集资料]①不溶性碱金属氧化物+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，（根据资料，可以写出四种答案）红褐色物质中还可能含有的物质是氢氧化铁（或Fe（OH）3），你猜想的依据是：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．
[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）．（根据答案，可以写成相应的四种设计方案）

实验过程 预期的实验现象
取适量红褐色粉末装入试管中，加热 试管内壁有水珠出现

[拓展分析]①如何防止暖气片生锈：将热水中氧气除去，用防锈的合金制作暖气片；
②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：铁生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果．
故答为：[初步分析]氧化铁（或Fe2O3）；氧气（或空气中的氧气，或空气，或O2）水（或H2O）
[提出猜想]
答案1：氢氧化铁（或Fe（OH）3）；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Fe（OH）3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CaCO3）或氢氧化镁（或Mg（OH）2）；硬水受热后产生水垢，水垢的主要成分为碳酸钙（或CaCO3，或氢氧化镁、或Mg（OH）2）
答案4：碱式碳酸铁；根据形成铜绿的过程进行的推测
[设计实验]

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上（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将生成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]
①将热水中氧气除去，用防锈的合金制作暖气片
②铁生锈是铁、氧气、二氧化碳、水等物质共同作用的结果