Question

做完“鐵在氧氣里燃燒”實(shí)驗(yàn)后，某興趣小組有一些疑惑不解的問(wèn)題，于是他們進(jìn)行了以下探究活動(dòng)，請(qǐng)你一同參與。

[問(wèn)題1] 細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)“火星四射”?

[查閱資料1]①日常生活中的鋼鐵制品都含有少量碳雜質(zhì)。 ②含碳細(xì)鐵絲燃燒時(shí)，其中的炭粒生成的CO₂氣體在熔融液態(tài)物質(zhì)中形成氣泡，熔融液態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起“火星四射”的現(xiàn)象。

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]為了探究細(xì)鐵絲在純氧中燃燒產(chǎn)生“火星四射”現(xiàn)象的原因，該小組同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：取長(zhǎng)短粗細(xì)相同的含碳細(xì)鐵絲和不含碳的細(xì)鐵絲，分別在足量的氧氣中燃燒，觀察現(xiàn)象。你認(rèn)為他們的方案          （填“合理”或“不合理”）。

[實(shí)驗(yàn)探究1]小明做細(xì)鐵絲在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，他把細(xì)鐵絲繞成螺旋狀，一端系在一根鐵絲上，另一端系上一根火柴。點(diǎn)燃火柴后迅速把鐵絲連同火柴一起插入集氣瓶下部（沒(méi)有接觸到細(xì)沙，如圖所示），但不見(jiàn)鐵絲燃燒，反復(fù)實(shí)驗(yàn)均未成功。

該同學(xué)認(rèn)為可能導(dǎo)致失敗的原因主要有三種：

   A．鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行；

   B．點(diǎn)燃火柴后立即將它伸入瓶?jī)?nèi)，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲　　　　　　的燃燒；

C．火柴燃燒時(shí)有大量的熱量放出，將鐵絲和火柴迅速伸至集氣瓶下部，因熱脹冷縮之故。瓶?jī)?nèi)氧氣會(huì)膨脹逸出，使鐵絲無(wú)法燃燒。

   實(shí)驗(yàn)：根據(jù)以上假設(shè)，他對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)作的相應(yīng)改進(jìn)為：

   (1)　　　　　　　　　　；(2)　　　　　　　　　　　；(3) 　　　　　　　　　　　。

[問(wèn)題２]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２] 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酸的溶液。

[實(shí)驗(yàn)探究2]將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入_____溶液，觀察到的現(xiàn)象是_____，說(shuō)明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵。

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

 [問(wèn)題３]鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？

[查閱資料３]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。

[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_____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）小林同學(xué)發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈氧氣中燃燒起來(lái)，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式       ；

（2）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__________；

（3）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_____，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

【答案】

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)] 合理

[實(shí)驗(yàn)探究1]（1）用砂紙將鐵絲表面的銹除去（2）待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中（3）將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底部

[實(shí)驗(yàn)探究2] 稀鹽酸、硫酸銅等；冒氣泡、出現(xiàn)紅色固體等

[理論探討] l535℃～l538℃

[拓展延伸]

(1) 3Fe + 2O₂ Fe₃O₄(2)6Fe₂0₃  4Fe₃0₄+0₂↑

(3)由黑色變成紅色

【解析】略