Question

14．做完“鐵在氧氣里燃燒”的實(shí)驗(yàn)后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是進(jìn)行了以下探究：
【問題一】細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)火星四射？
【查閱資料1】鐵制品一般含有少量碳，含碳細(xì)鐵絲燃燒時(shí)，炭粒生成的二氧化碳在熔融態(tài)物質(zhì)中形成氣泡，熔融態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起火星四射現(xiàn)象．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】為了探究火星四射現(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．
【實(shí)驗(yàn)探究1】小明按如圖所示裝置做細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)．
但不見鐵絲燃燒，反復(fù)實(shí)驗(yàn)均未成功．寫出導(dǎo)致該同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗的可能原因（兩個(gè) ）：鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行、點(diǎn)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
經(jīng)過改進(jìn)，該同學(xué)完成了該實(shí)驗(yàn)，寫出反應(yīng)的文字表達(dá)式鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵．
【問題2】鐵燃燒時(shí)濺落下來的黑色物質(zhì)中還有沒有鐵？
【查閱資料2】自然界中鐵的氧化物主要有三氧化二鐵和四氧化三鐵兩種（三氧化二鐵為暗紅色，氧化亞鐵極易被氧化為三氧化二鐵）．
【實(shí)驗(yàn)探究2】將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入足量稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明濺落下來的黑色物質(zhì)中還有鐵．
【問題3】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是三氧化二鐵呢？
【查閱資料3】①三氧化二鐵和四氧化三鐵的分解溫度見下表；②三氧化二鐵高溫分解成四氧化三鐵

	四氧化三鐵	三氧化二鐵	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	---
溶點(diǎn)/℃	---	---	1535

【理論討論】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)生的高溫在1535℃～1538℃之間，此溫度范圍三氧化二鐵已分解．
【拓展延伸】①三氧化二鐵高溫分解成四氧化三鐵和一種氣體，寫出該反應(yīng)的文字表達(dá)式三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣；
②有些超市的食品包裝盒放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理．

Answer 1

分析 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)要確定好常量和變量；
【實(shí)驗(yàn)探究1】
鐵在空氣中與水和氧氣反應(yīng)能夠生成鐵銹；
火柴燃燒生成水和二氧化碳等物質(zhì)；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
【實(shí)驗(yàn)探究2】
鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
鐵的氧化物和稀鹽酸反應(yīng)生成鹽和水；
【理論討論】
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)生的高溫范圍；
【拓展延伸】
三氧化二鐵在高溫條件下分解生成四氧化三鐵和氧氣；
根據(jù)顏色變化可以判斷食品包裝盒是否漏氣．

解答 解：【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
為了探究火星四射現(xiàn)象的原因，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是：取長短粗細(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．
故填：取長短粗細(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．
【實(shí)驗(yàn)探究1】
導(dǎo)致該同學(xué)實(shí)驗(yàn)失敗的可能原因是：鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行，點(diǎn)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；
鐵在氧氣中燃燒的文字表達(dá)式為：鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵．
故填：鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行；點(diǎn)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；鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵．
【實(shí)驗(yàn)探究2】
將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入足量稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡，說明濺落下來的黑色物質(zhì)中還有鐵．
故填：裝入試管，加入足量稀鹽酸，產(chǎn)生氣泡．
【理論討論】
鐵應(yīng)該達(dá)到熔點(diǎn)后才能夠反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到四氧化三鐵的分解溫度時(shí)，四氧化三鐵會(huì)分解生成其它物質(zhì)，因此鐵在氧氣里燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫在1535℃～1538℃之間，此溫度范圍三氧化二鐵已分解．
故填：1535℃～1538℃．
【拓展延伸】
①三氧化二鐵高溫分解成四氧化三鐵和氧氣，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為：三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣．
故填：三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣．
②有些超市的食品包裝盒放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理．
故填：變成暗紅色．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．