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(wèn)題，于是他們進(jìn)行了以下探究活動(dòng)，請(qǐng)你一同參與。
[問(wèn)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)方案是：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(guān)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(méi)有接觸到細(xì)沙，如圖所示），但不見(jiàn)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)            。
[問(wèn)題2]鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還有沒(méi)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(shí)驗(yàn)探究2]將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎，裝入試管，加入_____溶液，觀(guān)察到的現(xiàn)象是_____，說(shuō)明鐵燃燒時(shí)濺落下來(lái)的黑色物質(zhì)中還含有鐵。
[問(wèn)題3]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(jiàn)表：②Fe₂O₃高溫時(shí)分解成Fe₃O₄。

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

[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]
（1）小林同學(xué)發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈氧氣中燃燒起來(lái)，觀(guān)察到火星四射，并有黑色固體生成，請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式      ；
（2）Fe₂O₃高溫時(shí)會(huì)分解成Fe₃O₄和一種氣體，請(qǐng)寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式__________；
（3）有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末，若粉末的顏色_____，就說(shuō)明包裝盒破損進(jìn)氣，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。

Answer 1

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)] 合理
[實(shí)驗(yàn)探究1]（1）用砂紙將鐵絲表面的銹除去（2）待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中（3）將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底部
[實(shí)驗(yàn)探究2] 稀鹽酸、硫酸銅等；冒氣泡、出現(xiàn)紅色固體等
[理論探討] l535℃～l538℃
[拓展延伸]
(1) 3Fe + 2O₂Fe₃O₄    (2)6Fe₂0₃  4Fe₃0₄+0₂↑     (3)由黑色變成紅色

試題分析：此方案合理，兩鐵絲只有含碳量不同這一變量不同；根據(jù)同學(xué)們的分析將阻止燃燒的條件除去即可（1）用砂紙將鐵絲表面的銹除去（2）待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中（3）將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底部；加入稀鹽酸有氣泡冒出或者加入硫酸銅溶液有紅色固體析出都可以證明有鐵單質(zhì)；根據(jù)表格溫度應(yīng)該在l535℃～l538℃之間；（1）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；（2）三氧化二鐵高溫下生成四氧化三鐵和氧氣；（3）由題氧化亞鐵很容易被空氣中的氧氣氧化，包裝破損氧化亞鐵容易被氧氣氧化，又黑色變?yōu)榧t色。
點(diǎn)評(píng)：這是一道非常典型的探究題，題目給的知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有學(xué)過(guò)，較為陌生，但是重點(diǎn)考察的反應(yīng)的思想，裝置等，所以這種題目不要害怕，仔細(xì)審題即可。