Question

小紅同學做完“鐵在氧氣里燃燒”的實驗后，有兩個疑惑不解的問題，于是她進行了以下探究活動．
問題1：鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵呢？
【查閱資料1】：
（1）自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃兩種（FeO極易被氧化為紅棕色的Fe₂O₃）；
（2）鐵能溶于鹽酸、稀硫酸產生氫氣，鐵的氧化物也能溶于鹽酸、稀硫酸，但不能產生氫氣．
【實驗探究】：
將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入

 

，觀察到的現(xiàn)象是

 

，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵．
問題2：鐵燃燒的產物為什么不是Fe₂O₃呢？
【查閱資料2】：
（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點見表：

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

（2）Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄．
【理論探討】：經(jīng)實驗測定鐵在氧氣里燃燒的產物是Fe₃O₄，結合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在

 

之間，在此溫度范圍內

 

已分解．
【拓展延伸】：
（1）實驗中為了防止集氣瓶炸裂，必須

 

；
（2）鐵絲在空氣中和純氧中反應情況不同，鐵絲在空氣中緩慢氧化生成鐵銹（主要成分為Fe₂O₃），而在氧氣中劇烈燃燒生成四氧化三鐵，這說明化學反應的速率與

 

有關，此外化學反應的速率還與

 

有關．（舉一例）
（3）有些食品包裝盒的透明蓋內放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色

 

，就說明包裝盒破損進氣，這樣售貨員就能及時發(fā)現(xiàn)并處理．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,氧氣的化學性質,金屬的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：首先根據(jù)鐵能與稀鹽酸反應生成氣體，也能與硫酸銅反應，置換出紅色的銅，來鑒別黑色物質中是否含有鐵；再根據(jù)實驗條件，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；鐵絲中空氣中發(fā)生緩慢氧化，在氧氣中劇烈燃燒說明化學反應與反應物的濃度有關；如果包裝盒破損進氣，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：【實驗探究】部分：要想證明，鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵，可以將冷卻后的黑色物質碾碎，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，就證明黑色物質中還含有鐵．
【理論探討】部分：根據(jù)Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點，首先鐵需要在融化狀態(tài)下反應，所以應該是高于1535℃，其次是要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應該是低于1538℃，所以應該控制溫度在l535℃～l538℃，這時Fe₂O₃的分解溫度低，已經(jīng)分解了，鐵在氧氣里燃燒的產生是只有Fe₃O₄．
【拓展延伸】部分：（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）鐵絲中空氣中發(fā)生緩慢氧化，在氧氣中劇烈燃燒說明化學反應與反應物的濃度有關，反應物的濃度越大，反應越劇烈；化學反應除與溫度、壓強、接觸面積、催化劑等條件有關；
（3）如果包裝盒破損進氣，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：
問題1（2）稀鹽酸（或稀硫酸），固體表面有氣泡冒出，
問題2：（2）l535℃～l538℃，F(xiàn)e₂O₃．
拓展延伸：
（1）在集氣瓶底鋪上一層水或細沙；
（2）反應物的濃度，催化劑（溫度、壓強、接觸面積等）．
（3）變?yōu)榧t棕色．

點評：本題考查鐵的化學性質，探究鐵的不同氧化物之間的轉化關系，以及控制反應條件得到不同產物的方法．