Question

16．今年全市化學實驗考查的實驗之一是制取、收集一瓶氧氣并探究鐵絲在氧氣中的燃燒．
（1）小明利用上述A裝置來制取和收集一瓶氧氣．
①儀器①的名稱長頸漏斗．
②利用該裝置制取氧氣的化學方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，但他最終卻沒能收集到一瓶氧氣，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)A裝置有一個明顯的錯誤長頸漏斗下端未插入到液面以下．
（2）小明利用上述B裝置探究鐵絲在氧氣中的燃燒．
①把鐵絲盤成螺旋狀的目是使熱量不易散失，更容易達到鐵絲著火點，然而遺憾的是小明在實驗過程中沒有看到火星四射的原因是未去除表面鐵銹（寫一點即可）．
②通過原因查找后重新實驗，看到了火星四射的現(xiàn)象，小明產(chǎn)生了兩個疑惑：為什么會火星四射？燃燒濺落的“黑色固體”是什么？小明查閱了資料，發(fā)現(xiàn)：①用來做燃燒實驗的鐵絲往往是生鐵，生鐵中含有少量的碳元素，純鐵中不含碳元素，會不會是這個原因造成現(xiàn)象的差異呢？②鐵粉、四氧化三鐵均是黑色或灰黑色粉末，均能溶于稀鹽酸（四氧化三鐵+鹽酸→兩種含鐵元素的鹽+水），且氧化物先于金屬與酸反應；③氯化鐵溶液與鐵先于鹽酸與鐵反應，生成氯化亞鐵．
探究1：“火星四射”的現(xiàn)象與鐵絲含碳量的關系

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
實驗1：取直徑0.20mm，含碳0.1%的鐵絲，在氧氣中燃燒	零星火星	“火星四射”與鐵絲含碳量的關系是：B含碳量越高，火星四射越明顯．
實驗2：取直徑0.20mm，含碳0.3%的鐵絲，在氧氣中燃燒	較明顯的火星四射
實驗3：取直徑A0.20mm，含碳0.5%的鐵絲，在氧氣中燃燒	明顯的火星四射

①按要求在表中橫線A、B處填寫恰當內(nèi)容．
②鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式是3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
③分析原因：碳元素在燃燒過程中生成了CO₂氣體，氣體將鐵與氧氣反應生成的金屬熔化物推了出去，從而產(chǎn)生了火星四射現(xiàn)象．
探究2：黑色固體中是否含有鐵？
小明質(zhì)疑小剛用磁鐵來檢驗黑色固體是否含有鐵的方案，其理由是Fe₃O₄也能被磁鐵吸引；
小明也質(zhì)疑下表小軍的檢驗黑色固體是否含有鐵的方案：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
取部分黑色固體于試管中，加入一定量稀鹽酸，放置一段時間	未看到氣泡產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)辄S綠色	黑色固體中不含有鐵

①寫出四氧化三鐵與鹽酸反應的化學方程式Fe₃O₄+8HCl═FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O．
②小明質(zhì)疑小軍實驗方案的理由是鹽酸不足，或鐵先于氯化鐵反應后沒有剩余．

Answer 1

分析 （1）熟記儀器的名稱、制取氧氣的反應原理以及注意事項；
（2）小陳把鐵絲做成螺旋狀的目的是：增大鐵絲的受熱面積，使鐵絲燃燒更容易進行．此實驗失敗的可能原因較多，例如：鐵絲表面有銹、鐵絲過粗、氧氣純度不夠等．
探究1：①根據(jù)控制變量法的實驗設計以及實驗現(xiàn)象來分析；
②根據(jù)反應的原理以及化學方程式的寫法來分析；
探究2：①根據(jù)四氧化三鐵也能被磁鐵吸引來分析；
②根據(jù)反應的原理來分析書寫；
③根據(jù)反應的量來分析．

解答 解：（1）①儀器①的名稱是長頸漏斗；故填：長頸漏斗；
②該裝置適用于固體與液體在常溫下反應制取氧氣，即過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解為水和氧氣；在這個裝置中長頸漏斗的末端一定要伸入液面以下，否則會造成氧氣從長頸漏斗逸出而收集不到氧氣；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，長頸漏斗下端未插入到液面以下；
（2）①把鐵絲盤成螺旋狀的目是使熱量不易散失，更容易達到鐵絲著火點；沒有出現(xiàn)火星四射的現(xiàn)象的原因可能是鐵絲表面有銹、鐵絲過粗、氧氣純度不夠等；故填：使熱量不易散失，更容易達到鐵絲著火點；未去除表面鐵銹（合理即可）；
探究1：①由控制變量法的實驗設計思路可知，要探究“火星四射”的現(xiàn)象與鐵絲含碳量的關系時，需要選擇粗細相同的鐵絲；由實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象可知，“火星四射”與鐵絲含碳量的關系是含碳量越高，火星四射越明顯；故填：0.20；含碳量越高，火星四射越明顯；
②鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
探究2：①四氧化三鐵也能被磁鐵吸引，所以不能用磁鐵來檢驗是否含有鐵；故填：Fe₃O₄也能被磁鐵吸引；
②溶液為黃綠色，說明反應后生成了氯化鐵和氯化亞鐵，故填：Fe₃O₄+8HCl═FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O；
③在實驗過程中，若加入的稀鹽酸不足量，或者鐵先于氯化鐵反應而沒有剩余，是無法得出此結論的，故填：鹽酸不足，或鐵先于氯化鐵反應后沒有剩余．

點評 本題通過對比實驗探究考查鐵絲燃燒的現(xiàn)象，同時要求能從探究中學會對比分析．