Question

常见金属在氧气中能剧烈燃烧。某化学探究小组对“铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射”有兴趣。于是进行了如下探究：

（提出问题）铁丝在氧气中燃烧会火星四射与哪些因素有关呢？

（猜想与假设）猜想一：可能与金属的沸点有关；猜想二：可能与氧气的浓度有关；猜想三：可能与铁中含碳量有关。

（查阅资料）镁的沸点为1107℃；铁的沸点为2705℃。

（设计并实验）该探究小组用将镁丝、纯细铁丝和两种不同含碳量的细铁丝（镁丝和铁丝直径均为0.4mm）分别放入空气和氧气中燃烧。记录燃烧时的现象如下表。

实验序号	氧气纯度（含氧量）	镁丝	铁丝中含碳量	燃烧时的现象
①	空气中（21%）	剧烈燃烧，发出耀眼白光，无火星	0%（纯铁）	不燃烧
②	纯氧中（100%）	更剧烈燃烧，发出耀眼白光，无火星	0%（纯铁）	剧烈燃烧，无火星
③	纯氧中（100%）	更剧烈燃烧，发出耀眼白光，无火星	0.05%	剧烈燃烧，极少火星
④	纯氧中（100%）	更剧烈燃烧，发出耀眼白光，无火星	0.6%	剧烈燃烧，火星四射

（收集证据）（1）若要比较细铁丝燃烧的剧烈程度与氧气的纯度有关，应选择的实验编号组合是_____。由实验③和④对比可知，产生火星四射的现象与细铁丝中含碳量的关系：_____。

（解释与结论）（2）通过探究，了解细铁丝在纯净的氧气燃烧时会火星四射的原因。请写出细铁丝在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁固体的化学方程式为：_____。

（3）细铁丝中含有不同的含碳量，碳元素在燃烧过程中生成二氧化碳气体，将反应生成的熔化物四氧化三铁推了出去，从而产生了火星四射的现象。为保证实验成功，选用的铁丝中含碳量要控制的范围为_____。

（4）取一段含碳量0.6%的细铁丝绕成螺旋状，投入盛有足量的稀盐酸的烧杯中充分反应，可观察的现象为_____，并在烧杯底有少量的黑色残渣，其化学式为C。

Answer

①和② 铁丝中含碳量越高，火星四射的现象越明显 3Fe+2O2Fe3O4 ≥0.6% 铁丝溶解，产生无色气体，无色溶液变成浅绿色

【解析】

细铁丝在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁固体，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。

[收集证据]（1）①和②的氧气的质量分数不同，若要比较细铁丝燃烧的剧烈程度与氧气的纯度有关，应选择的实验编号组合是①和②。由实验③和④对比可知，产生火星四射的现象与细铁丝中含碳量的关系铁丝中含碳量越高，火星四射的现象越明显。

[解释与结论]（2）细铁丝在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁固体的化学方程式为3Fe+2O2Fe3O4。

（3）铁丝中含碳量为0.6%，碳元素在燃烧过程中生成二氧化碳气体，将反应生成的熔化物四氧化三铁推了出去，从而产生了火星四射的现象，故为保证实验成功，选用的铁丝中含碳量要控制的范围为大于或等于0.6%。

（4）铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，取一段含碳量0.6%的细铁丝绕成螺旋状，投入盛有足量的稀盐酸的烧杯中充分反应，可观察的现象为铁丝溶解，产生无色气体，无色溶液变成浅绿色，并在烧杯底有少量的黑色残渣，其化学式为C。