题目内容
【题目】某化学兴趣小组在做“铁在氧气中燃烧”实验时，进行了一系列探究活动，请你一同参与．
（探究一）：铁丝燃烧是否需要纯氧
（实验内容）：取长短相同，直径均为0.38mm的铁丝，分别在体积分数为90%、70%、60%、55%的O2中实验．
（实验现象）
O2% | 90% | 70% | 60% | 55% |
实验现象 | 燃烧剧烈、燃烧时间长，效果好 | 燃烧比90%弱，燃烧时间短，实验成功 | 燃烧比70%弱，燃烧时间更短，实验成功 | 难以燃烧，只是发红 |
（1）实验中所用的不同体积分数的氧气可用___________方法收集（填“向上排空气法”或“排水法”）。
（2）若用右图装置收集一瓶（150mL）含氧气的体积分数约为60%的气体，方法是：在150mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭活塞b，打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒．则停止通入氧气时量筒内水的体积约为______（提示：空气中氧气的体积分数约为1/5）。
A.25mL B.40mL C.60mL D.75mL
（结论）：就0.38mm铁丝而言，燃烧所需氧气的最低体积分数为________，且氧气浓度越大，燃烧现象越________．（填“剧烈”或“不剧烈”）；
（拓展）小明指出上述关于铁丝燃烧所需氧气最低浓度的结论不合理，理由是___________。
（探究二）：铁丝燃烧产生火星四射的原因
（查阅资料）
①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。
②含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
（实验内容）取长短相同、直径均为0.20mm、含碳量不同的0.38mm铁丝分别在足量的氧气中燃烧，观察现象
（1）小明按图实验时，集气瓶中放水的目的是__________________；
（2）下表是他将几种铁丝放入氧气中燃烧时的实验现象的记录．请你分析完成下表：
物质 | 纯铁丝 | 含碳0.05% | 含碳0.2% | 含碳0.6% |
燃烧时 的现象 | 无火星四射现象， 熔断 | 剧烈燃烧 极少火星 | 剧烈燃烧 少量火星 | ________ |
（3）通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和________（填元素符号）有关。
【答案】排水法D>55%剧烈0.38mm的铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧防止生成物熔化溅落瓶底，使集气瓶炸裂剧烈燃烧，火星四射C
【解析】
实验现象：
（1）氧气不易溶于水，为方便收集不同体积分数的氧气，可用排水法进行收集；
（2）通入氧气的体积即为排出水的体积，假设通入氧气的体积为V，则60%×150mL=V+(150mL-V)×
，解得V=75mL，故本题选D。
结论：观察实验现象表格可知，燃烧所需氧气的最低体积分数应大于55%；氧气浓度越大，燃烧现象越剧烈。
拓展：铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧，故上述关于铁丝燃烧所需氧气最低浓度的结论不合理；
实验内容：
（1）集气瓶中放水的目的是防止生成物熔化溅落瓶底，使集气瓶炸裂；
（2）根据实验现象规律可知，含碳0.6%
的铁丝燃烧现象为剧烈燃烧，火星四射；
（3）通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和碳元素（元素符号为C）有关。
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