Question

14．做完“铁在氧气里燃烧”的实验后，某兴趣小组有一些疑惑不解的问题，于是进行了以下探究
【问题1】细铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射？
【资料1】铁制品一般含有少量碳，含碳细铁丝燃烧时，炭粒生成的二氧化碳在熔融态物质中形成气泡，熔融态物质因气泡炸裂引起火星四射现象．
【设计实验】为了探究火星四射现象的原因，该小组同学设计的实验方案：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．
【实验探究1】小明做细铁丝在氧气中燃烧的实验：
但不见铁丝燃烧，反复实验均未成功．写出导致该同学实验失败的可能原因（两个）：铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行、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
经过改进，该同学完成了该实验，写出反应的文字或符号表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【问题2】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁？
【资料2】自然界中铁的氧化物主要有Fe₂O₃和Fe₃O₄两种（Fe₂O₃为暗红色，FeO极易氧化）．
【实验探究2】将冷却后的黑色物质碾碎，经实验，说明溅落下来的黑色物质中还有铁．
【问题3】铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃呢？
【资料3】①Fe₂O₃和Fe₃O₄的分解温度见表；②Fe₂O₃铁高温分解成Fe₃O₄

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

【理论讨论】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在1535℃～1538℃之间．
【拓展延伸】①Fe₂O₃高温分解成Fe₃O₄和一种气体，写出该反应的文字或符号表达式三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
②有些超市的食品包装盒放有黑色的氧化亚铁粉末，若粉末的颜色变成暗红色，就说明包装盒漏气，售货员就能及时发现并处理．

Answer 1

分析 【设计实验】进行对比试验要确定好常量和变量；
【实验探究1】铁在空气中与水和氧气反应能够生成铁锈；火柴燃烧生成水和二氧化碳等物质；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
【理论讨论】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范围；
【拓展延伸】三氧化二铁在高温条件下分解生成四氧化三铁和氧气；根据颜色变化可以判断食品包装盒是否漏气．

解答 解：【设计实验】为了探究火星四射现象的原因，设计的实验方案是：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．
故填：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．
【实验探究1】
导致该同学实验失败的可能原因是：铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行，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；
铁在氧气中燃烧的文字表达式为：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；化学方程式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行；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；铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【理论讨论】铁应该达到熔点后才能够反应，当温度达到四氧化三铁的分解温度时，四氧化三铁会分解生成其它物质，因此铁在氧气里燃烧时产生的高温在1535℃～1538℃之间，此温度范围三氧化二铁已分解．
故填：1535℃～1538℃．
【拓展延伸】
①三氧化二铁高温分解成四氧化三铁和氧气，该反应的文字表达式为：三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气，化学方程式为：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
故填：三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
②有些超市的食品包装盒放有黑色的氧化亚铁粉末，若粉末的颜色变成暗红色，就说明包装盒漏气，售货员就能及时发现并处理．
故填：变成暗红色．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．