Question

（8分）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]鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe2O3呢？

[查閱資料2]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

[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。

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

[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(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)的文字表達(dá)式 ；

（2）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

[理論探討] l535℃～l538℃

[拓展延伸]（1） 鐵+氧氣點(diǎn)燃 四氧化三鐵 （3）由黑色變成紅色

【解析】

試題分析：[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]要探究細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)“火星四射”，要注意設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，故設(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，是合理的

[實(shí)驗(yàn)探究1]（1）鐵絲表面有銹跡，影響了反應(yīng)的進(jìn)行，故實(shí)驗(yàn)前應(yīng)用砂紙將鐵絲表面的銹除去；

（2）由于點(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，故應(yīng)待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中；

（3）由于火柴燃燒時(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，故應(yīng)將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底

[理論探討]根據(jù)鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，結(jié)合Fe3O4和Fe2O3的分解溫度分別是l538℃、1400℃，而鐵的熔點(diǎn)為1535℃，故可推知鐵在氧氣里燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫應(yīng)在l535℃～l538℃之間

[拓展延伸]（1）鐵絲燃燒，生成黑色固體的文字表達(dá)式：鐵+氧氣點(diǎn)燃 四氧化三鐵

（2）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，若粉末的顏色由黑色變成紅色，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

考點(diǎn)：鐵絲燃燒的化學(xué)反應(yīng)，探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)