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14.做完“铁在氧气里燃烧”的实验后,某兴趣小组有一些疑惑不解的问题,于是进行了以下探究
【问题1】细铁丝在氧气中燃烧为什么会火星四射?
【资料1】铁制品一般含有少量碳,含碳细铁丝燃烧时,炭粒生成的二氧化碳在熔融态物质中形成气泡,熔融态物质因气泡炸裂引起火星四射现象.
【设计实验】为了探究火星四射现象的原因,该小组同学设计的实验方案: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.
【实验探究1】小明做细铁丝在氧气中燃烧的实验:
但不见铁丝燃烧,反复实验均未成功.写出导致该同学实验失败的可能原因(两个):铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行、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
经过改进,该同学完成了该实验,写出反应的文字或符号表达式铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4
【问题2】铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁?
【资料2】自然界中铁的氧化物主要有Fe2O3和Fe3O4两种(Fe2O3为暗红色,FeO极易氧化).
【实验探究2】将冷却后的黑色物质碾碎,经实验,说明溅落下来的黑色物质中还有铁.
【问题3】铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
【资料3】①Fe2O3和Fe3O4的分解温度见表;②Fe2O3铁高温分解成Fe3O4
Fe3O4Fe2O3
分解温度/℃15381400
熔点点/℃1535
【理论讨论】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在1535℃~1538℃之间.
【拓展延伸】①Fe2O3高温分解成Fe3O4和一种气体,写出该反应的文字或符号表达式三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气或6Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe3O4+O2↑;
②有些超市的食品包装盒放有黑色的氧化亚铁粉末,若粉末的颜色变成暗红色,就说明包装盒漏气,售货员就能及时发现并处理.

分析 【设计实验】进行对比试验要确定好常量和变量;
【实验探究1】铁在空气中与水和氧气反应能够生成铁锈;火柴燃烧生成水和二氧化碳等物质;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁;
【理论讨论】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范围;
【拓展延伸】三氧化二铁在高温条件下分解生成四氧化三铁和氧气;根据颜色变化可以判断食品包装盒是否漏气.

解答 解:【设计实验】为了探究火星四射现象的原因,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.
故填: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.
【实验探究1】
导致该同学实验失败的可能原因是:铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行,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;
铁在氧气中燃烧的文字表达式为:铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁;化学方程式为:3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4
故填:铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行;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;铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁或3Fe+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Fe3O4
【理论讨论】铁应该达到熔点后才能够反应,当温度达到四氧化三铁的分解温度时,四氧化三铁会分解生成其它物质,因此铁在氧气里燃烧时产生的高温在1535℃~1538℃之间,此温度范围三氧化二铁已分解.
故填:1535℃~1538℃.
【拓展延伸】
①三氧化二铁高温分解成四氧化三铁和氧气,该反应的文字表达式为:三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气,化学方程式为:6Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe3O4+O2↑.
故填:三氧化二铁$\stackrel{高温}{→}$四氧化三铁+氧气或6Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe3O4+O2↑.
②有些超市的食品包装盒放有黑色的氧化亚铁粉末,若粉末的颜色变成暗红色,就说明包装盒漏气,售货员就能及时发现并处理.
故填:变成暗红色.

点评 合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础.

练习册系列答案
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5.2010年诺贝尔物理奖授予发现石墨烯的开创性研究者,石墨烯是首个发现的二维空间材料,从石墨材料中剥离制得.金刚石、石墨、C60和石墨烯的结构示意图分别如图所示,下列说法正确的是(  )
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9.实验是学习化学的基础,请根据下列装置图回答问题.

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(3)图F中,把二氧化碳气体慢慢倒入放有燃着的蜡烛的烧杯中,观察到蜡烛自下而上逐渐熄灭,说明二氧化碳_和_.
(4)用E装置收集氧气,则气体从c端进入(填“c”或“d”),验满的操作为:把一根带火星的木条放在d导管口,木条复燃,证明满了.
(5)乙炔又称电石气,是一种无色、无味的气体,其密度比空气略小,且难溶于水;工业上常用它燃烧产生的高温来切割和焊接金属;实验室常用块状电石与水反应制取乙炔.制取乙炔时的发生装置应选用的仪器有C(填编号),收集乙炔最好用排水法.

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19.下面是实验室制取氧气的装置图,根据装置图回答下列问题:
(1)写出装置图中标有①②序号的仪器名称:①试管;②酒精灯.
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(3)装置B(写出装置代号)是实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的发生装置.写出实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的文字表达式过氧化氢$\stackrel{二氧化锰}{→}$水+氧气.如用D装置收集氧气,验满的方法是把带火星的木条放在集气瓶口,木条复燃,证明集满.
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