Question

做完“铁在氧气里燃烧”实验后，九年级化学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。

（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”）。

（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物是Fe₃O₄。

（拓展延伸）

（1）实验中为了防止集气瓶炸裂，必须______。

（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：______。

Answer

合理 稀硫酸（或盐酸） 有气泡冒出 1535℃～1538℃ 在集气瓶底部预留少量的水

【解析】

[设计实验]

他们的方案合理，这是因为通过取含碳铁丝与不含碳铁丝分别在氧气中燃烧，观察现象可以判断导致“火星四射”的原因：

[实验探究2]

要想证明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁，可以将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入稀硫酸（或盐酸）等溶液，因为稀硫酸（或稀盐酸）能与铁反应产生氢气，如果出现冒气泡现象，就证明黑色物质中还含有铁；

[理论探讨]

根据Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点，首先铁需要在融化状态下反应，所以应该是高于1535℃，其次是要防止四氧化三铁分解，所以温度应该是低于1538℃，所以应该控制温度在1535℃～1538℃，而Fe2O3在该温度下已经分解了，铁在氧气里燃烧的产物只有Fe3O4；

[拓展延伸]

（1）防止灼热的生成物溅落，使集气瓶炸裂，要在集气瓶底部预留少量的水（或者沙子）用于隔热；

（2）Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和氧气的化学方程式为：。