Question

【題目】做完“鐵在氧氣里燃燒”實驗后，九年級化學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。

（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。②含碳細鐵絲燃燒時，其中的炭粒生成的CO2氣體在熔融液態物質中形成氣泡熔融液態物質因氣泡炸裂引起“火星四射”的現象。

（設計實驗）為了探究細鐵絲在純氧中燃燒產生“火星四射”現象的原因，該小組同學設計的實驗方案是：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，觀察現象。你認為他們的方案______（填“合理”或“不合理”）。

（問題2）鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵呢？

（查閱資料2）①自然界中鐵的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3兩種（FeO極易被氧化為Fe2O3）；②鐵的氧化物均能溶于酸的溶液。

（實驗探究2）將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入______溶液，觀察到的現象是______，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵。

（問題3）鐵燃燒的產物為什么不是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。

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

（理論探討）根據實驗現象，并結合表中數據，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在______之間，在此溫度范圍內Fe2O3已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產物是Fe3O4。

（拓展延伸）

（1）實驗中為了防止集氣瓶炸裂，必須______。

（2）Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和一種氣體，請寫出此反應的化學方程式：______。

Answer 1

【答案】合理 稀硫酸（或鹽酸） 有氣泡冒出 1535℃～1538℃ 在集氣瓶底部預留少量的水

【解析】

[設計實驗]

他們的方案合理，這是因為通過取含碳鐵絲與不含碳鐵絲分別在氧氣中燃燒，觀察現象可以判斷導致“火星四射”的原因：

[實驗探究2]

要想證明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵，可以將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入稀硫酸（或鹽酸）等溶液，因為稀硫酸（或稀鹽酸）能與鐵反應產生氫氣，如果出現冒氣泡現象，就證明黑色物質中還含有鐵；

[理論探討]

根據Fe3O4和Fe2O3的分解溫度、鐵的熔點，首先鐵需要在融化狀態下反應，所以應該是高于1535℃，其次是要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應該是低于1538℃，所以應該控制溫度在1535℃～1538℃，而Fe2O3在該溫度下已經分解了，鐵在氧氣里燃燒的產物只有Fe3O4；

[拓展延伸]

（1）防止灼熱的生成物濺落，使集氣瓶炸裂，要在集氣瓶底部預留少量的水（或者沙子）用于隔熱；

（2）Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和氧氣的化學方程式為：。