Question

10．在学完氧气的性质后，某校课外小组同学对铁丝在氧气中燃烧的实验进行了更深入的探究．
说明：下述实验中所用的8根铁丝均从1根长铁丝上截取，并且长度相同．
探究1：铁丝燃烧是否需要纯氧？
实验内容：取5根铁丝，分别在体积分数为90%、70%、65%、60%、55%的氧气中进行实验．
实验记录如下：

V（O2）%	实验现象
90%	燃烧剧烈，燃烧时间长，实验成功
70%	燃烧比90%的弱，燃烧时间短，实验成功
65%	燃烧比70%的弱，燃烧时间比70%的短，实验成功
60%	燃烧比65%的弱，燃烧时间更短，实验成功
55%	难以燃烧，只是发红

探究2：铁丝绕成螺旋状的原因是什么？
关于铁丝绕成螺旋状的原因，甲同学认为是为了增大与氧气的接触面积，乙同学认为是聚热效果好，能使未燃的铁丝更好的预热．在老师的指导下，小组同学进行了实验，实验操作及现象如下表所示，实验中3个集气瓶均盛有等量的水和体积分数相同的氧气．

实验操作	实验现象
取3根铁丝，将1根拉直，另两根绕成宽窄不同的螺旋状，进行如图所示实验．	铁丝均燃烧，剧烈程度不同，II最剧烈，其次是 III，较弱的是 I．

回答下述问题：
（1）铁丝在氧气中燃烧的化学反应方程式为3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（2）通过探究1实验，丙同学得出结论：铁丝在氧气中燃烧，所需氧气的最低体积分数为60%，你对他得出的结论的看法是结论错误，应该在60%、55%再选择一些数据进行验证．
（3）探究2实验中，3根铁丝均要完全伸入集气瓶中的原因是增大反应物与氧气的接触面积．
（4）根据探究2实验，你认为乙（填“甲”或“乙”）同学说法合理，其理由是铁丝的长度是相同的．
（5）探究1实验用排水法收集氧气时，每瓶都要留存30mL水，以防止熔融物炸裂瓶底．实验中收集体积分数为90%的氧气时，设应向空集气瓶中加入水的体积为x，请列出能求解x的计算式（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%（空集气瓶容积为310mL，不考虑橡皮塞所占体积）．

Answer 1

分析 （1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
（2）根据铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧进行解答；
（3）探究2实验中，3根铁丝均要完全伸入集气瓶中的原因是增大反应物与氧气的接触面积；
（4）根据8根铁丝均从1根长铁丝上截取，并且长度相同进行分析；
（5）根据空气中氧气约占空气体积的五分之一，以及集气瓶的条件进行计算．

解答 解：（1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的方程式为：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧，所以上述关于铁丝燃烧所需氧气最低浓度的结论是不合理；
（3）探究2实验中，3根铁丝均要完全伸入集气瓶中的原因是增大反应物与氧气的接触面积；
（4）根据探究2实验，你认为乙同学说法合理，其理由是：铁丝的长度是相同的；
（5）设：收集前集气瓶中应装水体积为V
计算式为：（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%
故答案为：（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）结论错误，应该在60%、55%再选择一些数据进行验证；
（3）增大反应物与氧气的接触面积；
（4）乙，铁丝的长度是相同的；
（5）（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中所给的提示进行解答．