Question

【題目】某化學興趣小組在做“鐵在氧氣中燃燒”的實驗時，進行了一系列探究活動，請你一同參與。

（探究一）鐵絲燃燒是否需要純氧

（實驗內容）取長短相同，直徑均為0. 38 mm的鐵絲，分別在體積分數(shù)為90%,70%,60%,55%的O2中實驗。

（實驗現(xiàn)象）

氧氣含量	90%	70%	60%	55%
實驗現(xiàn)象	燃燒劇烈、燃燒 時間長，效果好	燃燒比90%弱， 燃燒時間短,實 驗成功	燃燒比70%弱， 燃燒時間更短， 實驗成功	難以燃燒，只是發(fā)紅

（1）鐵絲在氧氣中燃燒的表達式為：_________________________________

（2）實驗中所用的不同體積分數(shù)的氧氣可用____________收集(填“向上排空氣法”或“排水法”)。

（3）若用如圖裝置收集一瓶(150 mL)含氧氣的體積分數(shù)約為60%的氣體，方法是在150 mL集氣瓶里裝滿水，塞緊橡膠塞并關閉活塞b,打開活塞a通入氧氣，把瓶里的水排入量筒，當量筒內的水達到設定的體積后立即關閉活塞a，然后打開活塞b通入空氣，把瓶里的水全部排入量筒，則停止通入氧氣時量筒內水的體積約為__________(提示:空氣中氧氣的體積分數(shù)約為)。

A25 mL B40 mL C60 mL D75 mL

（結論）就0. 38 mm鐵絲而言，燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為___________，且氧氣濃度越大，燃燒越_________(填“劇烈”或“不劇烈”)。

（拓展）小明指出上述關于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結論不合理，理由是_________________。

（探究二）鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射的原因

（查閱資料）

①日常生活中的鋼鐵制品都含有少量碳雜質;

②含碳細鐵絲燃燒時，其中的炭粒生成的CO2氣體在熔融液態(tài)物質中形成氣泡，熔融液態(tài)物質因氣泡炸裂引起“火星四射”的現(xiàn)象。

（實驗內容）取長短相同、直徑均為0. 20 mm、含碳量不同的鐵絲分別在足量的氧氣中燃燒，觀察現(xiàn)象。

（1）小明按上圖實驗時，集氣瓶中放水的目的是__________________。

（2）下表是他將幾種鐵絲放入氧氣中燃燒時的實驗現(xiàn)象的記錄。請你分析完成下表:

物質	純鐵絲	含碳0.05 %的鐵絲	含碳0.2 %的鐵絲	含碳0.6 %的鐵絲
燃燒時的現(xiàn)象	無火星四射現(xiàn)象，熔斷	劇烈燃燒極少火星	劇烈燃燒少量火星	__________________

（3）通過以上實驗，說明鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象和______________(填元素符號)有關

Answer 1

【答案】鐵+氧氣四氧化三鐵 排水法 D 大于55% 劇烈 0.38mm的鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內燃燒 防止高溫熔落物炸裂瓶底 劇烈的燃燒，火星四射 C

【解析】

（1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，文字表達式為：鐵+氧氣四氧化三鐵；

故填：鐵+氧氣四氧化三鐵。

（2）氧氣不易溶于水，且要使用不同體積分數(shù)的氧氣來進行實驗。 故可用排水法收集不同體積氧氣，所用的方法是：用集氣瓶分別盛入不同體積的水，將這些瓶中的水恰好排盡，即為收集到的各體積的氧氣了。

故填：排水法。

（3）這一瓶氣體中氧氣的總量為150mL×60%=90mL，氮氣的體積是：150mL-90mL=60mL；空氣的體積是：60mL÷=75mL，那么停止通入氧氣時量筒內水的體積約為：150mL-75mL=75mL；

故選D。

[結論]由于0.38mm的鐵絲在60%的氧氣中還能夠燃燒，在55%時已經(jīng)不能燃燒的事實可知：燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為大于55%，且氧氣濃度越大，燃燒越劇烈；

故填：大于55%；劇烈。

[拓展]由于0.38mm的鐵絲在60%的氧氣中還能夠燃燒，在55%時已經(jīng)不能燃燒的事實可知：燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為大于55%，故這種鐵絲有可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內燃燒，所以上述關于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結論是不合理；

故填：0.38mm的鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內燃燒。

[實驗內容]

（1）小明按上圖實驗時，集氣瓶中放水的目的是防止高溫熔落物炸裂瓶底。

故填：防止高溫熔落物炸裂瓶底。

（2）由實驗現(xiàn)象可知，隨著鐵絲中含碳量的升高，鐵絲燃燒越來越劇烈，火星越來越多，含碳0.6%的鐵絲能夠在氧氣中劇烈的燃燒，火星四射；

故填：劇烈的燃燒，火星四射。
（3）通過以上實驗，說明鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象和碳元素的含量有關，碳元素的元素符號是C。故填：C。