做完“鐵在氧氣里燃燒”實驗后,某興趣小組有一些疑惑不解的問題,于是他們進行了以下探究活動,請你一同參與。
[問題1] 細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會“火星四射”?
[查閱資料1]①日常生活中的鋼鐵制品都含有少量碳雜質(zhì)。 ②含碳細鐵絲燃燒時,其中的炭粒生成的CO
2氣體在熔融液態(tài)物質(zhì)中形成氣泡,熔融液態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起“火星四射”的現(xiàn)象。
[設(shè)計實驗]為了探究細鐵絲在純氧中燃燒產(chǎn)生“火星四射”現(xiàn)象的原因,該小組同學設(shè)計的實驗方案是:取長短粗細相同的含碳細鐵絲和不含碳的細鐵絲,分別在足量的氧氣中燃燒,觀察現(xiàn)象。你認為他們的方案
(填“合理”或“不合理”)。
[實驗探究1]小明做細鐵絲在氧氣中的燃燒實驗時,他把細鐵絲繞成螺旋狀,一端系在一根鐵絲上,另一端系上一根火柴。點燃火柴后迅速把鐵絲連同火柴一起插入集氣瓶下部(沒有接觸到細沙,如圖所示),但不見鐵絲燃燒,反復(fù)實驗均未成功。
該同學認為可能導(dǎo)致失敗的原因主要有三種:
A.鐵絲表面有銹跡,影響了反應(yīng)的進行;
B.點燃火柴后立即將它伸入瓶內(nèi),火柴燃燒消耗了氧氣,不利于鐵絲的燃燒;
C.火柴燃燒時有大量的熱量放出,將鐵絲和火柴迅速伸至集氣瓶下部,因熱脹冷縮之故。瓶內(nèi)氧氣會膨脹逸出,使鐵絲無法燃燒。
實驗:根據(jù)以上假設(shè),他對實驗應(yīng)作的相應(yīng)改進為:
(1)
;(2)
;(3)
。
[問題2]鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)中還有沒有鐵呢?
[查閱資料2] ①自然界中鐵的氧化物主要是Fe
3O
4和Fe
2O
3兩種(FeO極易被氧化為Fe
2O
3);②鐵的氧化物均能溶于酸的溶液。
[實驗探究2]將冷卻后的黑色物質(zhì)碾碎,裝入試管,加入_____溶液,觀察到的現(xiàn)象是_____,說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質(zhì)中還含有鐵。
[問題3]鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是Fe
2O
3呢?
[查閱資料3]①Fe
3O
4和Fe
2O
3的分解溫度、鐵的熔點見表:②Fe
2O
3高溫時分解成Fe
3O
4。
| Fe3O4
| Fe2O3
| 鐵
|
分解溫度/℃
| 1538
| 1400
| —
|
熔點/℃
| —
| —
| 1535
|
[理論探討]
根據(jù)實驗現(xiàn)象,并結(jié)合表中數(shù)據(jù),可推知鐵在氧氣里燃燒時產(chǎn)生的高溫應(yīng)在_____之間,在此溫度范圍內(nèi)Fe
2O
3已分解,所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)生是Fe
3O
4。
[拓展延伸]
(1)小林同學發(fā)現(xiàn)“鐵絲”在純凈氧氣中燃燒起來,觀察到火星四射,并有黑色固體生成,請寫出該反應(yīng)的化學方程式
;
(2)Fe
2O
3高溫時會分解成Fe
3O
4和一種氣體,請寫出此反應(yīng)的化學方程式__________;
(3)有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末,若粉末的顏色_____,就說明包裝盒破損進氣,這樣售貨員就能及時發(fā)現(xiàn)并處理。