Question

某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中（如图，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装置中右侧导管中的液面升高．
②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质．
提出问题：导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？
理论分析：小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是    ．
[猜想与假设]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]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）小组同学不能确定是否含有铁，请人帮他们设计方案进行确认：

实验步骤	实验现象	实验结论

知识链接：相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及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．

Answer

理论分析：根据钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触分析解答；
[分析与验证]：（1）根据黑色固体是不溶于水的物质，而氯化铁可溶于水分析；
（2）根据铁钉是铁合金，含有碳分析；
（3）根据铁与酸反应可生成气体进行验证；
知识链接：酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈．
【解析】
理论分析：
液面上升的原因是：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压，在外界大气压强的作用下装置中右侧导管中的液面升高．
故答案为：铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压；
[分析与验证]：
（1）因为氯化铁易溶于水，所以试管底部的黑色固体物质不是氯化铁．
故答案为：氯化铁溶于水；
（2）因为铁钉是铁合金，含有碳，所以试管底部的黑色固体物质中含有碳．
故答案为：铁钉是铁合金，含有碳；
（3）因为铁与酸反应可生成气体，我们可以加入稀盐酸或稀硫酸，若有气泡生成说明含有铁，若无气泡产生说明不含铁．实验步骤、现象、结论如表中所示

实验步骤 实验现象 实验结论
稀盐酸（或稀硫酸） 有气泡产生（无气泡产生） 含有（或不含有）

知识链接：食盐水能够加快铁的生锈速率．
故答案为：食盐水．