Question

10．在學完氧氣的性質后，某校課外小組同學對鐵絲在氧氣中燃燒的實驗進行了更深入的探究．
說明：下述實驗中所用的8根鐵絲均從1根長鐵絲上截取，并且長度相同．
探究1：鐵絲燃燒是否需要純氧？
實驗內(nèi)容：取5根鐵絲，分別在體積分數(shù)為90%、70%、65%、60%、55%的氧氣中進行實驗．
實驗記錄如下：

V（O2）%	實驗現(xiàn)象
90%	燃燒劇烈，燃燒時間長，實驗成功
70%	燃燒比90%的弱，燃燒時間短，實驗成功
65%	燃燒比70%的弱，燃燒時間比70%的短，實驗成功
60%	燃燒比65%的弱，燃燒時間更短，實驗成功
55%	難以燃燒，只是發(fā)紅

探究2：鐵絲繞成螺旋狀的原因是什么？
關于鐵絲繞成螺旋狀的原因，甲同學認為是為了增大與氧氣的接觸面積，乙同學認為是聚熱效果好，能使未燃的鐵絲更好的預熱．在老師的指導下，小組同學進行了實驗，實驗操作及現(xiàn)象如下表所示，實驗中3個集氣瓶均盛有等量的水和體積分數(shù)相同的氧氣．

實驗操作	實驗現(xiàn)象
取3根鐵絲，將1根拉直，另兩根繞成寬窄不同的螺旋狀，進行如圖所示實驗．	鐵絲均燃燒，劇烈程度不同，II最劇烈，其次是 III，較弱的是 I．

回答下述問題：
（1）鐵絲在氧氣中燃燒的化學反應方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（2）通過探究1實驗，丙同學得出結論：鐵絲在氧氣中燃燒，所需氧氣的最低體積分數(shù)為60%，你對他得出的結論的看法是結論錯誤，應該在60%、55%再選擇一些數(shù)據(jù)進行驗證．
（3）探究2實驗中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應物與氧氣的接觸面積．
（4）根據(jù)探究2實驗，你認為乙（填“甲”或“乙”）同學說法合理，其理由是鐵絲的長度是相同的．
（5）探究1實驗用排水法收集氧氣時，每瓶都要留存30mL水，以防止熔融物炸裂瓶底．實驗中收集體積分數(shù)為90%的氧氣時，設應向空集氣瓶中加入水的體積為x，請列出能求解x的計算式（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%（空集氣瓶容積為310mL，不考慮橡皮塞所占體積）．

Answer 1

分析 （1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
（2）根據(jù)鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒進行解答；
（3）探究2實驗中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應物與氧氣的接觸面積；
（4）根據(jù)8根鐵絲均從1根長鐵絲上截取，并且長度相同進行分析；
（5）根據(jù)空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，以及集氣瓶的條件進行計算．

解答 解：（1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應的方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒，所以上述關于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結論是不合理；
（3）探究2實驗中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應物與氧氣的接觸面積；
（4）根據(jù)探究2實驗，你認為乙同學說法合理，其理由是：鐵絲的長度是相同的；
（5）設：收集前集氣瓶中應裝水體積為V
計算式為：（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%
故答案為：（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）結論錯誤，應該在60%、55%再選擇一些數(shù)據(jù)進行驗證；
（3）增大反應物與氧氣的接觸面積；
（4）乙，鐵絲的長度是相同的；
（5）（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%．

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中所給的提示進行解答．