Question

7．做完“鐵在氧氣里燃燒”的實(shí)驗(yàn)后，柯珂同學(xué)有兩個(gè)疑惑不解的問題，于是她進(jìn)行了以下探究活動(dòng)．
【問題1】鐵燃燒時(shí)濺落下來的黑色物質(zhì)中還有沒有鐵呢？
【查閱資料1】（1）自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃兩種（FeO極易與氧氣反應(yīng)而被氧化為Fe₂O₃）；
（2）鐵能與鹽酸反應(yīng)生成一種氣體；鐵的氧化物均能與鹽酸反應(yīng)但不生成氣體．
【實(shí)驗(yàn)探究】將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入鹽酸溶液，觀察到的現(xiàn)象是冒氣泡，說明鐵燃燒時(shí)濺落下來的黑色物質(zhì)中還含有鐵．
【問題2】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？
【查閱資料2】（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)見表：

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點(diǎn)/℃	-	-	1535
顏色	黑色	紅棕色	銀白色

（2）Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄和另一種氣體單質(zhì)．
【理論探討】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)物是Fe₃O₄．
【拓展延伸】（1）實(shí)驗(yàn)中為了防止集氣瓶炸裂，必須在集氣瓶底部放少量的水（或在集氣瓶底部鋪一層細(xì)沙）；
（2）有些食品包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色_由黑色變成紅棕色，就說明包裝盒破損進(jìn)氣，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理．
（3）試寫出Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄的文字表達(dá)式6Fe₂0₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃0₄+0₂↑．

Answer 1

分析 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：【實(shí)驗(yàn)探究】要想證明，鐵燃燒時(shí)濺落下來的黑色物質(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）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；
（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；
（3）已知反應(yīng)物和生成物，寫出反應(yīng)，配平即可：6Fe₂0₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃0₄+0₂↑
故答案為：
【實(shí)驗(yàn)探究】冒氣泡；
【理論探討】l535℃～l538℃
【拓展延伸】
（1）在集氣瓶底部放少量的水（或在集氣瓶底部鋪一層細(xì)沙）
（2）由黑色變成紅棕色
（3）6Fe₂0₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃0₄+0₂↑．

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．