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題,于是他們進(jìn)行了以下探究活動,請你一同參與.
【問題1】細(xì)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(xì)鐵絲燃燒時,其中的炭粒生成的CO
2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(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.你認(rèn)為他們的方案
合理
合理
(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,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(沒有接觸到細(xì)沙,如圖所示),但不見鐵絲燃燒,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(shí)驗(yàn):根據(jù)以上假設(shè),他對實(shí)驗(yàn)應(yīng)作的相應(yīng)改進(jìn)為:
(1)
用砂紙將鐵絲表面的銹除去
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
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
將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部,緩緩伸至集氣瓶底部
.
【問題2】鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)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Fe
3O
4和Fe
2O
3兩種(FeO極易被氧化為Fe
2O
3);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
稀鹽酸、硫酸銅等
稀鹽酸、硫酸銅等
溶液,觀察到的現(xiàn)象是
冒氣泡、出現(xiàn)紅色固體等
冒氣泡、出現(xiàn)紅色固體等
,說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)中還含有鐵.
【問題3】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe
2O
3呢?
【查閱資料3】①Fe
3O
4和Fe
2O
3的分解溫度、鐵的熔點(diǎn)見表:②Fe
2O
3高溫時分解成Fe
3O
4.
|
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產(chǎn)生的高溫應(yīng)在
l535℃~l538℃
l535℃~l538℃
之間,在此溫度范圍內(nèi)Fe
2O
3已分解,所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)物是Fe
3O
4.
【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,觀察到火星四射,并有黑色固體生成,請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式
;
(2)Fe
2O
3高溫時會分解成Fe
3O
4和一種氣體,請寫出此反應(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
由黑色變成紅棕色
由黑色變成紅棕色
,就說明包裝盒破損進(jìn)氣,這樣售貨員就能及時發(fā)現(xiàn)并處理.