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【题目】某化学兴趣小组针对教科书中两个实验进行再探究。

(探究一)空气中氧气含量测定的再认识

1)测定装置如图1所示,红磷燃烧消耗氧气,使集气瓶内_____减小,烧杯中的水倒吸进入集气瓶。但该实验误差较大,测得空气中氧气含量明显低于

(实验改进)根据铁在空气中生锈的原理设计实验如图2所示,装置中饱和食盐水、活性炭能加快铁生锈的速率,测得数据如下表:

实验前

实验后

烧杯中水的体积/mL

烧杯中剩余水的体积/mL

集气瓶(扣除内容物)和导管的容积/mL

80.8

54.5

126.0

2)根据上表信息,空气中氧气的体积分数为_____(只列式,不计算)。

3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果更准确的原因是_____(写一点)。

(探究二)铁在氧气中燃烧后所得固体物质成分的探究

(问题1)铁燃烧时溅落下来的黑色物质中是否含有铁?

(资料)① 自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4(黑色)和Fe2O3(红棕色)两种;

FeO(黑色)极易被氧化为Fe2O3

铁的氧化物均能与稀盐酸或稀硫酸反应生成铁的化合物溶液。

(实验)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,说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中含有铁

(问题2)铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3

(资料)① Fe3O4Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表;

Fe3O4

Fe2O3

分解温度/℃

1538

1400

熔点/

1535

Fe2O3高温时分解成Fe3O4

(证据推理)根据实验现象及表中信息可知,铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间,此时Fe2O3已分解。

(拓展延伸)(1)为了防止集气瓶炸裂,必须采取_____的措施。

2)某食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若颜色_____,说明包装盒漏气。

3Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体,该反应的化学方程式为_____

【答案】气体 铁生锈能更充分消耗氧气 稀盐酸 有气泡产生 1535~1538 在集气瓶底部放少量的水或细沙 由黑色变成红色 6Fe2O3 4Fe3O4+ O2

【解析】

1)测定装置如图1所示,红磷燃烧消耗氧气,使集气瓶内气体减少,压强减小,烧杯中的水倒吸进入集气瓶;

2)根据上表信息,空气中氧气的体积分数为:

3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果更准确的原因是铁生锈能更充分消耗氧气,将冷却后的黑色物质碾碎,装入试管,加入稀盐酸溶液,观察到有气泡产生、溶液变成浅绿色,说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中含有铁;

②铁需要在熔化状态下反应,根据实验现象及表中信息可知,反应时温度应该高于1535,其次,要防止四氧化三铁分解,所以温度应低于1538

[拓展延伸]1)铁丝在氧气中燃烧产生大量的热,火星四射,为了防止集气瓶炸裂,必须在集气瓶底部放少量的水或细沙;

2)某食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,如果包装盒破损漏气,空气中的氧化亚铁能被氧化成氧化铁,若颜色由黑色变成红色,说明包装盒漏气;

3Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体,根据质量守恒定律可知气体为氧气,该反应的化学方程式为:6Fe2O3 4Fe3O4+ O2

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