Question

4．實(shí)驗(yàn)是研究化學(xué)的基本手段．在實(shí)驗(yàn)室，小冬同學(xué)進(jìn)行了“鐵在氧氣中燃燒”的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）圖中儀器a的名稱(chēng)是坩堝鉗，實(shí)驗(yàn)中火柴的作用是引燃鐵絲；寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；集氣瓶中裝少量水的目的是防止濺落的熔化物炸裂瓶底．
（2）做完實(shí)驗(yàn)后，小冬同學(xué)有兩個(gè)疑惑不解的問(wèn)題，于是她進(jìn)行了以下途徑活動(dòng)，請(qǐng)你一同參與．
【問(wèn)題1】鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還有沒(méi)有鐵呢？
【查閱資料1】
①自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃兩種（FeO極易被氧化為Fe₂O₃）；
②鐵的氧化物均能溶于稀鹽酸和稀硫酸．
【實(shí)驗(yàn)探究】
將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸溶液，觀(guān)察到的現(xiàn)象是固體逐漸溶解，表面有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中含有鐵．
【問(wèn)題2】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？
【查閱資料2】
①Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)見(jiàn)表；
②Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄．

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點(diǎn)/℃	-	-	1535

【理論探討】
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫應(yīng)在l535℃～l538℃之間，在此溫度范圍內(nèi)Fe₂O₃已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是Fe₃O₄．
【拓展延伸】：
（1）Fe₂O₃高溫時(shí)會(huì)分解成Fe₃O₄和一種氣體，請(qǐng)寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
（2）有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色變?yōu)榧t色，就說(shuō)明包裝盒破損進(jìn)氣，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室常用儀器的名稱(chēng)和題中所指儀器的作用進(jìn)行分析；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)中火柴的作用是：引燃鐵絲；鐵和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成四氧化三鐵；集氣瓶中裝少量水的目的是：防止濺落的熔化物炸裂瓶底進(jìn)行分析；
（2）首先根據(jù)鐵能與稀鹽酸反應(yīng)生成氣體，也能與硫酸銅反應(yīng)，置換出紅色的銅，來(lái)鑒別黑色物質(zhì)中是否含有鐵；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，控制溫度，以制取Fe₃O₄；最后，在集氣瓶底部放少量的水或沙子，就能防止熱的固體濺落炸裂集氣瓶；已知反應(yīng)物和生成物，寫(xiě)出反應(yīng)，配平即可；如果包裝盒破損進(jìn)氣，空氣中的氧氣就把氧化亞鐵氧化，黑色就變成紅棕色氧化鐵．

解答 解：（1）通過(guò)分析題中所指儀器的作用可知，a是坩堝鉗，實(shí)驗(yàn)中火柴的作用是：引燃鐵絲；鐵和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成四氧化三鐵，化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄，集氣瓶中裝少量水的目的是：防止濺落的熔化物炸裂瓶底；
（2）：【實(shí)驗(yàn)探究】部分：要想證明，鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵，可以將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸或硫酸銅等溶液，如果出現(xiàn)冒氣泡、生成紅色固體等現(xiàn)象，就證明黑色物質(zhì)中還含有鐵．
【理論探討】根據(jù)Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)，首先鐵需要在融化狀態(tài)下反應(yīng)，所以應(yīng)該是高于1535℃，其次是要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應(yīng)該是低于1538℃，所以應(yīng)該控制溫度在l535℃～l538℃，這時(shí)Fe₂O₃的分解溫度低，已經(jīng)分解了，鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是只有Fe₃O₄；
【拓展延伸】（1）氧化鐵在高溫的條件下生成四氧化三鐵和氧氣，化學(xué)方程式為：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
（2）如果包裝盒破損進(jìn)氣，空氣中的氧氣就把氧化亞鐵氧化，黑色就變成紅棕色氧化鐵．
故答案為：（1）坩堝鉗，引燃鐵絲；3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄，防止濺落的熔化物炸裂瓶底；
（2）【實(shí)驗(yàn)探究】稀鹽酸、硫酸銅等；冒氣泡、生成紅色固體等；
【理論探討】l535℃～l538℃；
【拓展延伸】
（1）6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
（2）紅色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵的化學(xué)性質(zhì)，探究鐵的不同氧化物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以及控制反應(yīng)條件得到不同產(chǎn)物的方法．