师：同学们好，我是南京市科利华中学的司露露老师。今天我们一起学习人教版九年级化学下册第八单元课题三——铁生锈条件的探究。人类文明的进步与金属材料的发展关系十分密切，继石器时代之后的青铜器时代和铁器时代，均以金属材料的广泛应用为其时代标志。即使在新材料层出不穷的今天，金属材料仍然起着十分重要的作用。在我们的博物馆中也珍藏着许多金属文物，见证着它们的时代意义。

　　师：大家看，这些是不同时期的金属文物。这是秦汉时期的金兽，现藏于南京博物院，它是一件金器；这是商朝的回纹卣，现藏于苏州博物馆，是一件铜器；这是唐朝的铁交椅，同样藏于南京博物院，是一件铁器。请同学们仔细观察，根据它们的锈蚀程度，你们觉得金属腐蚀的难易与什么有关呢？

　　生：与金属本身的性质有关。

　　师：说得对。在其他条件相同时，金属越活泼，越容易被腐蚀。铁是我们使用最广泛的金属，但它也非常容易生锈。大家看，这把铁交椅就已经锈迹斑斑了。根据图片以及同学们的生活经验，你们觉得铁锈有什么特点呢？

　　生：铁锈是红棕色的，很疏松。

　　师：没错。通过查阅资料我们知道，铁锈的主要成分是Fe₂O₃·xH₂O。从化学式可以看出，铁锈主要由哪些元素组成？

　　生：铁、氧、氢三种元素。

　　师：根据元素守恒，我们可以猜想铁制品锈蚀可能是与空气中的哪些物质发生了反应？

　　生：氧气和水。

　　师：很好。铁锈中的氧元素可能来自氧气和水，氢元素则可能来自水。因此，铁制品锈蚀很可能是与空气中的氧气和水发生了反应。下面我们一起来设计实验，验证这个猜想。

　　师：在这个问题中，除了铁本身，涉及两个因素：水和氧气。根据对比实验设计的原理，我们需要设计三个实验，分别让铁与不同物质接触。第一个实验，让铁同时与氧气和水接触；第二个实验，让铁只与水接触；第三个实验，让铁只与氧气接触。实验原理清楚了，我们一起来动手设计。

　　师：现在给大家提供的物品有：洁净无锈的铁钉、蒸馏水、植物油、氯化钙固体、棉花、橡胶塞、试管、药匙、镊子等。用这些物品，我们该怎么设计呢？首先，有同学知道氯化钙固体有什么作用吗？

　　生：它可以吸水，是干燥剂。

　　师：正确。另外，我们提供的是蒸馏水，为什么不用普通的水？

　　生：普通水里含有其他物质，可能会干扰实验。

　　师：对。其实我们提供的蒸馏水是经过煮沸再迅速冷却的。为什么要这样操作呢？我们来看一个实验。

　　师：我们用溶解氧传感器测量蒸馏水中溶解的氧气含量。先将蒸馏水煮沸，再迅速冷却，然后再次测量氧气含量。这是测定的数据图：横坐标是时间，纵坐标是水中溶解氧的含量。从数据可以看出，煮沸可以降低氧气的溶解度，减少水中氧气含量；迅速冷却则能防止氧气再次溶解。下面，我们就根据这些物品来设计实验。

　　师：第一个实验，要让铁钉同时与氧气和水接触。我们可以将铁钉的一半浸入蒸馏水中，这样铁钉既接触水，也接触空气。

　　师：第二个实验，要让铁钉只与水接触。我们可以在试管中加入蒸馏水，浸没铁钉，再加一层植物油。油的作用是什么？

　　生：隔绝氧气。

　　师：对，油能隔绝氧气，水浸没铁钉也能隔绝氧气。这里的蒸馏水同样是煮沸并迅速冷却的。

　　师：第三个实验，要让铁钉只与氧气接触。我们可以在试管中塞一团棉花，在棉花上放氯化钙，再加一个塞子。氯化钙能吸水，保持试管内干燥；塞子隔绝空气，防止水蒸气进入。用棉花隔开氯化钙和铁钉，是为了避免氯化钙直接接触铁钉，可能干扰实验。

　　师：实验设计完成了，接下来我们观察现象。由于实验时间较长，老师提前一周准备好并录制成视频，我们一起来看。

　　师：这是10天后的实验现象。大家看到了什么？能得出什么结论？

　　生：1号试管的铁钉生锈了，2号和3号的铁钉几乎没生锈。