Question

10．做完“铁在氧气里燃烧”实验后，小冬同学有两个疑惑不解的问题，于是她进行了以下探究活动，请你一同参与．
[问题1]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[查阅资料1]：
（1）自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO极易被氧化为Fe₂O₃）；其中Fe₃O₄和FeO 均为灰色，Fe₂O₃为红棕色．
（2）铁的氧化物均能溶于酸的溶液，且铁与稀盐酸作用有气泡产生．
[实验探究]：
将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入稀盐酸、硫酸铜等溶液，观察到的现象是冒气泡、生成红色固体等，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁．

	Fe3O4	Fe2O3	铁
分解温度/℃	1538	1400	-
熔点/℃	-	-	1535

[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
[查阅资料2]：
（1）Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表：
（2）Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄．
[理论探讨]：
根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在l535℃～l538℃之间，在此温度范围内Fe₂O₃已分解，所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe₃O₄．
[拓展延伸]：
（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须在集气瓶底部放少量的水；
（2）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种能供给呼吸的气体，请写出此反应的化学方程式6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色由黑色变成红棕色，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理．

Answer 1

分析 首先根据铁能与稀盐酸反应生成气体，也能与硫酸铜反应，置换出红色的铜，来鉴别黑色物质中是否含有铁；再根据实验条件，控制温度，以制取Fe₃O₄；最后，在集气瓶底部放少量的水或沙子，就能防止热的固体溅落炸裂集气瓶；已知反应物和生成物，写出反应，配平即可；如果包装盒破损进气，空气中的氧气就把氧化亚铁氧化，黑色就变成红棕色氧化铁．

解答 解：【实验探究】部分：要想证明，铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁，可以将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入稀盐酸或硫酸铜等溶液，如果出现冒气泡、生成红色固体等现象，就证明黑色物质中还含有铁．
【理论探讨】部分：根据Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点，首先铁需要在融化状态下反应，所以应该是高于1535℃，其次是要防止四氧化三铁分解，所以温度应该是低于1538℃，所以应该控制温度在l535℃～l538℃，这时Fe₂O₃的分解温度低，已经分解了，铁在氧气里燃烧的产生是只有Fe₃O₄．
【拓展延伸】部分：（1）在集气瓶底部放少量的水或沙子，就能防止热的固体溅落炸裂集气瓶；
（2）已知反应物和生成物，写出反应，配平即可：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑
（3）如果包装盒破损进气，空气中的氧气就把氧化亚铁氧化，黑色就变成红棕色氧化铁．
故答案为：
【实验探究】稀盐酸、硫酸铜等；冒气泡、生成红色固体等；
【理论探讨】l535℃～l538℃；
【拓展延伸】
（1）在集气瓶底部放少量的水（或在集气瓶底部铺一层细沙）；
（2）6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
（3）由黑色变成红棕色．

点评 本题考查铁的化学性质，探究铁的不同氧化物之间的转化关系，以及控制反应条件得到不同产物的方法．