Question

某化学兴趣小组针对教科书中两个实验进行再探究。

（探究一）空气中氧气含量测定的再认识

（1）测定装置如图1所示，红磷燃烧消耗氧气，使集气瓶内_____减小，烧杯中的水倒吸进入集气瓶。但该实验误差较大，测得空气中氧气含量明显低于。

（实验改进）根据铁在空气中生锈的原理设计实验如图2所示，装置中饱和食盐水、活性炭能加快铁生锈的速率，测得数据如下表：

实验前	实验后
烧杯中水的体积/mL	烧杯中剩余水的体积/mL	集气瓶（扣除内容物）和导管的容积/mL
80.8	54.5	126.0

（2）根据上表信息，空气中氧气的体积分数为_____（只列式，不计算）。

（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果更准确的原因是_____（写一点）。

（探究二）铁在氧气中燃烧后所得固体物质成分的探究

（问题1）铁燃烧时溅落下来的黑色物质中是否含有铁？

（资料）① 自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄（黑色）和Fe₂O₃（红棕色）两种；

② FeO（黑色）极易被氧化为Fe₂O₃；

③ 铁的氧化物均能与稀盐酸或稀硫酸反应生成铁的化合物溶液。

（实验）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，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中含有铁。

（问题2）铁燃烧的产物为什么不是Fe₂O₃？

（资料）① Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解温度、铁的熔点见表；

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

② Fe₂O₃高温时分解成Fe₃O₄。

（证据推理）根据实验现象及表中信息可知，铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间，此时Fe₂O₃已分解。

（拓展延伸）（1）为了防止集气瓶炸裂，必须采取_____的措施。

（2）某食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若颜色_____，说明包装盒漏气。

（3）Fe₂O₃高温时会分解成Fe₃O₄和一种气体，该反应的化学方程式为_____。

Answer

气体 铁生锈能更充分消耗氧气 稀盐酸 有气泡产生 1535~1538℃ 在集气瓶底部放少量的水或细沙 由黑色变成红色 6Fe2O3 4Fe3O4+ O2↑

【解析】

（1）测定装置如图1所示，红磷燃烧消耗氧气，使集气瓶内气体减少，压强减小，烧杯中的水倒吸进入集气瓶；

（2）根据上表信息，空气中氧气的体积分数为： ；

（3）从实验原理角度分析，改进后的实验结果更准确的原因是铁生锈能更充分消耗氧气，将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入稀盐酸溶液，观察到有气泡产生、溶液变成浅绿色，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中含有铁；

②铁需要在熔化状态下反应，根据实验现象及表中信息可知，反应时温度应该高于1535℃，其次，要防止四氧化三铁分解，所以温度应低于1538℃；

[拓展延伸]（1）铁丝在氧气中燃烧产生大量的热，火星四射，为了防止集气瓶炸裂，必须在集气瓶底部放少量的水或细沙；

（2）某食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，如果包装盒破损漏气，空气中的氧化亚铁能被氧化成氧化铁，若颜色由黑色变成红色，说明包装盒漏气；

（3）Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体，根据质量守恒定律可知气体为氧气，该反应的化学方程式为：6Fe2O3 4Fe3O4+ O2↑。