题目内容

做完“铁在氧气里燃烧”实验后,某兴趣小组有一些疑惑不解的问题,于是他们进行了以下探究活动,请你一同参与.
【问题1】细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”?
【查阅资料1】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.
【设计实验】为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因,该小组同学设计的实验案是:取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝,分别在足量的氧气中燃烧,观察现象.你认为他们的方案
 
(填“合理”或“不合理”).
【实验探究1】小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时,他把细铁丝绕成螺旋状,一端系在一根铁丝上,另一端系上一根火柴.点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部(没有接触到细沙,如图所示),但不见铁丝燃烧,反复实验均未成功.
该同学认为可能导致失败的原因主要有三种:
A.铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行;
B.点燃火柴后立即将它伸入瓶内,火柴燃烧消耗了氧气,不利于铁丝的燃烧;
C.火柴燃烧时有大量的热量放出,将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部,因热胀冷缩之故.瓶内氧气会膨胀逸出,使铁丝无法燃烧.
实验:根据以上假设,他对实验应作的相应改进为:
(1)
 
;
(2)
 
;
(3)
 
.
Fe3O4Fe2O3铁
分解温度/℃15381400-
熔点/℃--1535
【问题2】铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
【查阅资料3】①Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:
②Fe2O3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
 
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】
小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来,观察到火星四射,并有黑色固体生成,请写出该反应的文字表达式
 
.
考点:探究氧气的性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
专题:科学探究
分析:根据实验的控制变量分析解答;根据正确的操作进行回答,铁锈要打磨掉,火柴要在空气中燃烧掉大部分,伸入集气瓶中要由上到下慢慢进行;根据反应物和生成物书写反应的表达式.
解答:解:【设计实验】取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝,在实验中注意了控制变量,合理,故填:合理;
【实验探究1】A.铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行,则需要将铁锈打磨掉;
B.点燃火柴后立即将它伸入瓶内,火柴燃烧消耗了氧气,不利于铁丝的燃烧,需要在火柴快燃尽时伸入集气瓶;
C.火柴燃烧时有大量的热量放出,将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部,因热胀冷缩之故.瓶内氧气会膨胀逸出,使铁丝无法燃烧,则需要将铁丝慢慢伸入.
故填:(1)铁锈要打磨掉;(2)火柴快燃尽时伸入集气瓶;(3)要将铁丝慢慢伸入;
【理论探讨】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.故填:l535℃~l538℃;
【拓展延伸】铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁,故填:铁+氧气
点燃
四氧化三铁.
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.
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