Question

做完“鐵在氧氣里燃燒”實驗后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是他們進行了以下探究活動，請你一同參與．
【問題1】細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會“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．
【設(shè)計實驗】為了探究細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)計的實驗案是：取長短粗細相同的含碳細鐵絲和不含碳的細鐵絲，分別在足量的氧氣中燃燒，觀察現(xiàn)象．你認為他們的方案

 

（填“合理”或“不合理”）．
【實驗探究1】小明做細鐵絲在氧氣中的燃燒實驗時，他把細鐵絲繞成螺旋狀，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（沒有接觸到細沙，如圖所示），但不見鐵絲燃燒，反復(fù)實驗均未成功．
該同學(xué)認為可能導(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)的進行；
B．點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；
C．火柴燃燒時有大量的熱量放出，將鐵絲和火柴迅速伸至集氣瓶下部，因熱脹冷縮之故．瓶內(nèi)氧氣會膨脹逸出，使鐵絲無法燃燒．
實驗：根據(jù)以上假設(shè)，他對實驗應(yīng)作的相應(yīng)改進為：
（1）

 

；
（2）

 

；
（3）

 

．

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	-
熔點/℃	-	-	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、鐵的熔點見表：
②Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄．
【理論探討】
根據(jù)實驗現(xiàn)象，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推知鐵在氧氣里燃燒時產(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，觀察到火星四射，并有黑色固體生成，請寫出該反應(yīng)的文字表達式

 

．

Answer 1

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

專題：科學(xué)探究

分析：根據(jù)實驗的控制變量分析解答；根據(jù)正確的操作進行回答，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行；根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫反應(yīng)的表達式．

解答：解：【設(shè)計實驗】取長短粗細相同的含碳細鐵絲和不含碳的細鐵絲，在實驗中注意了控制變量，合理，故填：合理；
【實驗探究1】A．鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進行，則需要將鐵銹打磨掉；
B．點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，需要在火柴快燃盡時伸入集氣瓶；
C．火柴燃燒時有大量的熱量放出，將鐵絲和火柴迅速伸至集氣瓶下部，因熱脹冷縮之故．瓶內(nèi)氧氣會膨脹逸出，使鐵絲無法燃燒，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，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

點燃

四氧化三鐵．

點評：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．