Question

【題目】做完“鐵在氧氣里燃燒”實(shí)驗(yàn)后，九年級(jí)化學(xué)興趣小組有一些疑惑不解的問(wèn)題，于是他們進(jìn)行了以下探究活動(dòng)。

（問(wèn)題1）細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)“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(xì)鐵絲燃燒時(shí)，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(jì)實(shí)驗(yàn)）為了探究細(xì)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(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：取長(zhǎng)短粗細(xì)相同的含碳細(xì)鐵絲和不含碳的細(xì)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”）。

（問(wèn)題2）鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還有沒(méi)有鐵呢？

（查閱資料2）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Fe2O3）；②鐵的氧化物均能溶于酸的溶液。

（實(shí)驗(yàn)探究2）將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入______溶液，觀察到的現(xiàn)象是______，說(shuō)明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵。

（問(wèn)題3）鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe2O3呢？

（查閱資料3）①Fe3O4和Fe2O3的分解溫度鐵的熔點(diǎn)見(jiàn)表：②Fe2O3高溫時(shí)分解成Fe3O4。

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

（理論探討）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并結(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______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______。

（2）Fe2O3高溫時(shí)會(huì)分解成Fe3O4和一種氣體，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。

Answer 1

【答案】合理 稀硫酸（或鹽酸） 有氣泡冒出 1535℃～1538℃ 在集氣瓶底部預(yù)留少量的水

【解析】

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]

他們的方案合理，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)取含碳鐵絲與不含碳鐵絲分別在氧氣中燃燒，觀察現(xiàn)象可以判斷導(dǎo)致“火星四射”的原因：

[實(shí)驗(yàn)探究2]

要想證明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)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，加入稀硫酸（或鹽酸）等溶液，因?yàn)橄×蛩幔ɑ蛳←}酸）能與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，如果出現(xiàn)冒氣泡現(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1535℃～1538℃，而Fe2O3在該溫度下已經(jīng)分解了，鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)物只有Fe3O4；

[拓展延伸]

（1）防止灼熱的生成物濺落，使集氣瓶炸裂，要在集氣瓶底部預(yù)留少量的水（或者沙子）用于隔熱；

（2）Fe2O3高溫時(shí)會(huì)分解成Fe3O4和氧氣的化學(xué)方程式為：。