Question

14．做完“鐵在氧氣里燃燒”的實驗后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是進行了以下探究
【問題1】細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射？
【資料1】鐵制品一般含有少量碳，含碳細鐵絲燃燒時，炭粒生成的二氧化碳在熔融態(tài)物質中形成氣泡，熔融態(tài)物質因氣泡炸裂引起火星四射現象．
【設計實驗】為了探究火星四射現象的原因，該小組同學設計的實驗方案：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．
【實驗探究1】小明做細鐵絲在氧氣中燃燒的實驗：
但不見鐵絲燃燒，反復實驗均未成功．寫出導致該同學實驗失敗的可能原因（兩個）：鐵絲表面有銹跡，影響了反應的進行、點燃火柴后立即將它伸入瓶內，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲的燃燒
經過改進，該同學完成了該實驗，寫出反應的文字或符號表達式鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【問題2】鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵？
【資料2】自然界中鐵的氧化物主要有Fe₂O₃和Fe₃O₄兩種（Fe₂O₃為暗紅色，FeO極易氧化）．
【實驗探究2】將冷卻后的黑色物質碾碎，經實驗，說明濺落下來的黑色物質中還有鐵．
【問題3】鐵燃燒的產物為什么不是Fe₂O₃呢？
【資料3】①Fe₂O₃和Fe₃O₄的分解溫度見表；②Fe₂O₃鐵高溫分解成Fe₃O₄

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

【理論討論】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在1535℃～1538℃之間．
【拓展延伸】①Fe₂O₃高溫分解成Fe₃O₄和一種氣體，寫出該反應的文字或符號表達式三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
②有些超市的食品包裝盒放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時發(fā)現并處理．

Answer 1

分析 【設計實驗】進行對比試驗要確定好常量和變量；
【實驗探究1】鐵在空氣中與水和氧氣反應能夠生成鐵銹；火柴燃燒生成水和二氧化碳等物質；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
【理論討論】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范圍；
【拓展延伸】三氧化二鐵在高溫條件下分解生成四氧化三鐵和氧氣；根據顏色變化可以判斷食品包裝盒是否漏氣．

解答 解：【設計實驗】為了探究火星四射現象的原因，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．
故填：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．
【實驗探究1】
導致該同學實驗失敗的可能原因是：鐵絲表面有銹跡，影響了反應的進行，點燃火柴后立即將它伸入瓶內，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲的燃燒；
鐵在氧氣中燃燒的文字表達式為：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：鐵絲表面有銹跡，影響了反應的進行；點燃火柴后立即將它伸入瓶內，火柴燃燒消耗了氧氣，不利于鐵絲的燃燒；鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【理論討論】鐵應該達到熔點后才能夠反應，當溫度達到四氧化三鐵的分解溫度時，四氧化三鐵會分解生成其它物質，因此鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫在1535℃～1538℃之間，此溫度范圍三氧化二鐵已分解．
故填：1535℃～1538℃．
【拓展延伸】
①三氧化二鐵高溫分解成四氧化三鐵和氧氣，該反應的文字表達式為：三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣，化學方程式為：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
故填：三氧化二鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
②有些超市的食品包裝盒放有黑色的氧化亞鐵粉末，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時發(fā)現并處理．
故填：變成暗紅色．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．