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CO
2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
合理
合理
(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)
用砂纸将铁丝表面的锈除去
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
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
将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部,缓缓伸至集气瓶底部
.
【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Fe
3O
4和Fe
2O
3两种(FeO极易被氧化为Fe
2O
3);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
稀盐酸、硫酸铜等
稀盐酸、硫酸铜等
溶液,观察到的现象是
冒气泡、出现红色固体等
冒气泡、出现红色固体等
,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Fe
2O
3呢?
【查阅资料3】①Fe
3O
4和Fe
2O
3的分解温度、铁的熔点见表:②Fe
2O
3高温时分解成Fe
3O
4.
|
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
l535℃~l538℃
l535℃~l538℃
之间,在此温度范围内Fe
2O
3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产物是Fe
3O
4.
【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)Fe
2O
3高温时会分解成Fe
3O
4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
由黑色变成红棕色
由黑色变成红棕色
,就说明包装盒破损进气,这样售货员就能及时发现并处理.