Question

做完“鐵在氧氣里燃燒”實(shí)驗(yàn)后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是他們進(jìn)行了以下探究活動(dòng)，請(qǐng)你一同參與．
【問題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)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”）．
【實(shí)驗(yàn)探究1】小明做細(xì)鐵絲在氧氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，他把細(xì)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(diǎn)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(xì)沙，如圖所示），但不見鐵絲燃燒，反復(fù)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行；
B．點(diǎn)燃火柴后立即將它伸入瓶?jī)?nèi)，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲的燃燒；
C．火柴燃燒時(shí)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?jī)?nèi)氧氣會(huì)膨脹逸出，使鐵絲無(wú)法燃燒．
實(shí)驗(yàn)：根據(jù)以上假設(shè)，他對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)作的相應(yīng)改進(jìn)為：
（1）

 

；
（2）

 

；
（3）

 

．

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

【問題2】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)見表：
②Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄．
【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)生是Fe₃O₄．
【拓展延伸】
小林同學(xué)發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈氧氣中燃燒起來(lái)，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的文字表達(dá)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究氧氣的性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的控制變量分析解答；根據(jù)正確的操作進(jìn)行回答，鐵銹要打磨掉，火柴要在空氣中燃燒掉大部分，伸入集氣瓶中要由上到下慢慢進(jìn)行；根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫反應(yīng)的表達(dá)式．

解答：解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】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，在實(shí)驗(yàn)中注意了控制變量，合理，故填：合理；
【實(shí)驗(yàn)探究1】A．鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行，則需要將鐵銹打磨掉；
B．點(diǎn)燃火柴后立即將它伸入瓶?jī)?nèi)，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲的燃燒，需要在火柴快燃盡時(shí)伸入集氣瓶；
C．火柴燃燒時(shí)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?jī)?nèi)氧氣會(huì)膨脹逸出，使鐵絲無(wú)法燃燒，則需要將鐵絲慢慢伸入．
故填：（1）鐵銹要打磨掉；（2）火柴快燃盡時(shí)伸入集氣瓶；（3）要將鐵絲慢慢伸入；
【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l535℃～l538℃，這時(shí)Fe₂O₃的分解溫度低，已經(jīng)分解了，鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是只有Fe₃O₄．故填：l535℃～l538℃；
【拓展延伸】鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，故填：鐵+氧氣

點(diǎn)燃

四氧化三鐵．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鐵的化學(xué)性質(zhì)，探究鐵的不同氧化物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，以及控制反應(yīng)條件得到不同產(chǎn)物的方法．