Question

16．课外小组同学探究铁丝在氧气燃烧时“火星四射”此现象的因素时，设计如下实验方案．

实验	现象
实验1：取直径0.20 mm，含碳0.1%的铁丝，在氧气中燃烧	零星的火星四射
实验2：取直径0.20 mm，含碳0.32%的铁丝，在氧气中燃烧	较明显的火星四射
实验3：取直径0.20 mm，含碳0.52%的铁丝，在氧气中燃烧	明显的火星四射

【实验结论】（1）铁燃烧的化学方程式是3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（2）铁丝在氧气中燃烧，“火星四射”与其含碳量的关系为：含碳量越高，火星四射的现象越明显．
【提出问题】纯铁在氧气中燃烧溅落的“黑色固体”是什么？
【查阅资料】①

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

②铁的氧化物均能溶于酸溶液
【初步验证】溅落的固体为黑色，能全部被磁铁吸引．该黑色固体不可能是氧化亚铁．
【猜想与假设】猜想一：黑色固体是Fe与Fe₃O₄；猜想二：黑色固体是Fe₃O₄．
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【反思与交流】
铁丝燃烧的现象还可能与哪些因素有关，请写出一条：氧气的浓度、温度有关．

Answer 1

分析 【实验结论】根据铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，然后结合题中的数据进行解答；
【初步验证】根据题意黑色固体粉末全部能被吸引分析不可能含有的物质；
【猜想与假设】根据铁和四氧化三铁都是黑色、都能被磁铁吸引，对黑色粉末进行猜想．
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验；
【反思与交流】根据铁丝燃烧的现象还可能与氧气的浓度、温度有关解答．

解答 解：【实验结论】（1）铁和氧气在点燃的条件下生成四氧化三铁，铁燃烧的化学方程式是：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
（2）铁丝在氧气中燃烧，“火星四射”与其含碳量的关系为：含碳量越高，火星四射的现象越明显；
【初步验证】由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，则该黑色固体粉末中不可能含有氧化亚铁；
【猜想与假设】由题意可知，黑色固体粉末全部能被吸引，黑色固体粉末可能是全部为铁或全部为四氧化三铁或四氧化三铁与铁粉的混合物；
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸，若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想二正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确．
【反思与交流】：铁丝燃烧的现象还可能与氧气的浓度、温度有关．
答案：
【实验结论】（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；（2）含碳量越高，火星四射的现象越明显；
【初步验证】氧化亚铁；
【猜想与假设】Fe₃O₄；
【实验探究】
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸，若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想二正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确．
【反思与交流】氧气的浓度、温度有关．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验，题目难度较大，注意利用题目中的信息进行书写化学方程式．