Question

17．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：
【问题一】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁？
【查阅资料1】①氧化亚铁极易被氧化为氧化铁，因此自然界中铁的氧化物主要有氧化铁和四氧化三铁两种；②氧化铁为暗红色固体，不能被磁铁吸引，铁和四氧化三铁能被磁铁吸引；③铁能和稀盐酸反应生成氢气，铁的氧化物也能和稀盐酸反应，但无气体产生．
【实验探究】将铁丝燃烧后得到的黑色物质冷却，然后碾碎，取适量于试管中，加入适量的稀盐酸，产生气泡，说明溅落下来的黑色物质中还有铁．
写出铁丝在氧气中燃烧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．
【问题二】铁燃烧的产物为什么不是氧化铁呢？
【查阅资料2】①氧化铁和四氧化三铁的分解温度见下表；
②氧化铁高温分解成四氧化三铁

	四氧化三铁	氧化铁	铁
分解温度/℃	1538	1400	---
溶点/℃	---	---	1535

【理论讨论】根据上述探究以及实验现象，并结合表中数据分析，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温在1535℃～1538℃之间，此温度范围氧化铁已分解．
【拓展延伸】①氧化铁高温分解可生成四氧化三铁和一种气体，写出该反应的文字或符号表达式氧化铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气，或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
②有些食品包装盒内放有少量黑色的氧化亚铁，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．
【问题三】氧化铁、二氧化锰在物质的分类上都属于氧化物，氧化铁也能做过氧化氢分解的催化剂吗？
【实验探究】

实验步骤	实验现象
I．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象．	A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
II．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象．	带火星的木条复燃
III．将实验II中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag．	/

【实验结论】氧化铁可做过氧化氢分解的催化剂．
【讨论交流】（1）实验 II的目的是验证氧化铁在反应前后的化学性质是否改变；
（2）试管A中化学反应的文字或符号表达式过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气，或2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）试计算320克氧化铁与多少克二氧化锰中含氧元素的质量相等．（写出计算过程）

Answer 1

分析 【实验探究】
铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；
【理论讨论】
铁熔化后才能够和氧气反应；
高温条件下，氧化铁分解生成四氧化三铁和氧气；
【实验探究】
氧气能使带火星的木条复燃；
【讨论交流】
催化剂能够改变化学反应的速率，而本身质量和化学性质在反应前后不变；
过氧化氢在氧化铁催化作用下分解生成水和氧气；
根据氧化铁、二氧化锰的化学式及其相对原子质量、氧化铁的质量可以计算320克氧化铁与多少克二氧化锰中含氧元素的质量相等．

解答 解：【实验探究】
将铁丝燃烧后得到的黑色物质冷却，然后碾碎，取适量于试管中，加入适量的稀盐酸，产生气泡，说明溅落下来的黑色物质中还有铁．
故填：取适量于试管中，加入适量的稀盐酸，产生气泡．
铁丝在氧气中燃烧的文字或符号表达式为：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【理论讨论】
根据上述探究以及实验现象，并结合表中数据分析，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温在1535℃～1538℃之间，此温度范围氧化铁已分解．
故填：1535℃～1538℃．
【拓展延伸】
①氧化铁高温分解可生成四氧化三铁和氧气，该反应的文字或符号表达式为：氧化铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气，6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
故填：氧化铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气，或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
②有些食品包装盒内放有少量黑色的氧化亚铁，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．
氧化铁、二氧化锰都是由氧元素和另外一种元素组成的化合物，在物质的分类上都属于氧化物．
故填：氧化物．
【实验探究】如下表所示：

实验步骤	实验现象
I．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象．	A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
II．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象．	带火星的木条复燃
III．将实验II中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag．	/

【讨论交流】
（1）实验 II的目的是验证氧化铁在反应前后的化学性质是否改变．
故填：验证氧化铁在反应前后的化学性质是否改变．
（2）试管A中过氧化氢在催化剂作用下分解生成水和氧气，化学反应的文字或符号表达式为：过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气，2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气，或2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）设320g氧化铁与质量为x的二氧化锰中含氧元素的质量相等，
根据题意有：320g×$\frac{48}{160}$×100%=x×$\frac{32}{87}$×100%，
x=261g，
答：320g氧化铁与261g二氧化锰中含氧元素的质量相等．

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．