Question

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。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)            。

[问题2]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？

[查阅资料2] ①自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种（FeO极易被氧化为Fe₂O₃）；②铁的氧化物均能溶于酸的溶液。

[实验探究2]将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入_____溶液，观察到的现象是_____，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。

[问题3]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。

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

[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]

（1）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，请写出该反应的化学方程式      ；

（2）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，请写出此反应的化学方程式__________；

（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色_____，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理。

Answer

[设计实验] 合理

[实验探究1]（1）用砂纸将铁丝表面的锈除去（2）待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中（3）将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部，缓缓伸至集气瓶底部

[实验探究2] 稀盐酸、硫酸铜等；冒气泡、出现红色固体等

[理论探讨] l535℃～l538℃

[拓展延伸]

(1) 3Fe + 2O2Fe3O4    (2)6Fe203  4Fe304+02↑     (3)由黑色变成红色

【解析】

试题分析：此方案合理，两铁丝只有含碳量不同这一变量不同；根据同学们的分析将阻止燃烧的条件除去即可（1）用砂纸将铁丝表面的锈除去（2）待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中（3）将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部，缓缓伸至集气瓶底部；加入稀盐酸有气泡冒出或者加入硫酸铜溶液有红色固体析出都可以证明有铁单质；根据表格温度应该在l535℃～l538℃之间；（1）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁；（2）三氧化二铁高温下生成四氧化三铁和氧气；（3）由题氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化，包装破损氧化亚铁容易被氧气氧化，又黑色变为红色。

考点：探究铁的燃烧