Question

【題目】某化學(xué)興趣小組在做“鐵在氧氣中燃燒”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(nèi)容）：取長短相同，直徑均為0.38mm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）

O2%	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）實驗中所用的不同體積分數(shù)的氧氣可用___________方法收集（填“向上排空氣法”或“排水法”）。

（2）若用右圖裝置收集一瓶（150mL）含氧氣的體積分數(shù)約為60%的氣體，方法是：在150mL集氣瓶里裝滿水，塞緊膠塞并關(guān)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(nèi)的水達到設(shè)定的體積后立即關(guān)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(nèi)水的體積約為______（提示：空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5）。

A.25mL B.40mL C.60mL D.75mL

（結(jié)論）：就0.38mm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，燃燒現(xiàn)象越________．（填“劇烈”或“不劇烈”）；

（拓展）小明指出上述關(guān)于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結(jié)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(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。

（實驗內(nèi)容）取長短相同、直徑均為0.20mm、含碳量不同的0.38mm鐵絲分別在足量的氧氣中燃燒，觀察現(xiàn)象

（1）小明按圖實驗時，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(zhì)	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(guān)。

Answer 1

【答案】排水法D>55%劇烈0.38mm的鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒防止生成物熔化濺落瓶底，使集氣瓶炸裂劇烈燃燒，火星四射C

【解析】

實驗現(xiàn)象：

（1）氧氣不易溶于水，為方便收集不同體積分數(shù)的氧氣，可用排水法進行收集；

（2）通入氧氣的體積即為排出水的體積，假設(shè)通入氧氣的體積為V，則60%×150mL=V+(150mL-V)×，解得V=75mL，故本題選D。

結(jié)論：觀察實驗現(xiàn)象表格可知，燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)應(yīng)大于55%；氧氣濃度越大，燃燒現(xiàn)象越劇烈。

拓展：鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒，故上述關(guān)于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結(jié)論不合理；

實驗內(nèi)容：

（1）集氣瓶中放水的目的是防止生成物熔化濺落瓶底，使集氣瓶炸裂；

（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象規(guī)律可知，含碳0.6%的鐵絲燃燒現(xiàn)象為劇烈燃燒，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（元素符號為C）有關(guān)。