Question

做完“鐵在氧氣里燃燒”實驗后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是他們進行了以下探究活動，請你一同參與．
【問題1]細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會“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含碳細鐵絲燃燒時，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)計實驗】為了探究細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)計的實驗方案是：取長短粗細相同的含碳細鐵絲和不含碳的細鐵絲，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”）．
【實驗探究1】小明做細鐵絲在氧氣中的燃燒實驗時，他把細鐵絲繞成螺旋狀，一端系在一根鐵絲上，另一端系上一根火柴．點燃火柴后迅速把鐵絲連同火柴一起插入集氣瓶下部（沒有接觸到細沙，如圖所示），但不見鐵絲燃燒，反復(fù)實驗均未成功．
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)的進行；
B．點燃火柴后立即將它伸入瓶內(nèi)，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲　　　　　　的燃燒；
C．火柴燃燒時有大量的熱量放出，將鐵絲和火柴迅速伸至集氣瓶下部，因熱脹冷縮之故．瓶內(nèi)氧氣會膨脹逸出，使鐵絲無法燃燒．

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

實驗：根據(jù)以上假設(shè)，他對實驗應(yīng)作的相應(yīng)改進為：（1）

 

；（2）

 

；（3）

 

．
【問題2】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe₂O₃呢？
【查閱資料2】①Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點見表：②Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄．
【理論探討】根據(jù)實驗現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時產(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，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請寫出該反應(yīng)的文字表達式

 

；
（2）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：探究氧氣的性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：根據(jù)已有的物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)合題干提供的信息解答即可，鐵在氧氣燃燒，需要保持鐵表面的潔凈、氧氣的純度，根據(jù)鐵燃燒的注意事項解答；鐵和氧氣反應(yīng)生成的是四氧化三鐵；氧化亞鐵粉末能被氧氣氧化生成紅色的氧化鐵粉末．

解答：解：[設(shè)計實驗]根據(jù)實驗方案可以知道該設(shè)計合理，故填：合理；
[實驗探究1]做鐵絲燃燒實驗時，要將鐵絲表面的鐵銹打磨掉，用火柴引燃時，將火柴快燃盡時將鐵絲伸進集氣瓶內(nèi)，以防火柴消耗太多的氧氣；伸進去的時候要緩慢伸入，故填：（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；
[理論探討]要生成氧化鐵，溫度范圍是l535℃～l538℃，故填：l535℃～l538℃；
[拓展延伸]
（1）鐵和氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵，故填：鐵+氧氣 

點燃

 四氧化三鐵；
（3）氧化亞鐵被氧化為紅色的氧化鐵粉末，故填：由黑色變成紅色．

點評：掌握氧氣的性質(zhì)和物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵．