Question

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。 ②含碳細鐵絲燃燒時，其中的炭粒生成的CO₂氣體在熔融液態物質中形成氣泡，熔融液態物質因氣泡炸裂引起“火星四射”的現象。

[設計實驗]為了探究細鐵絲在純氧中燃燒產生“火星四射”現象的原因，該小組同學設計的實驗方案是：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，反復實驗均未成功。

該同學認為可能導致失敗的原因主要有三種：

   A．鐵絲表面有銹跡，影響了反應的進行；

   B．點燃火柴后立即將它伸入瓶內，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。瓶內氧氣會膨脹逸出，使鐵絲無法燃燒。

   實驗：根據以上假設，他對實驗應作的相應改進為：

   (1)　　　　　　　　　　；(2)　　　　　　　　　　　；(3) 　　　　　　　　　　　。

[問題２]鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵呢？

[查閱資料２] ①自然界中鐵的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃兩種（FeO極易被氧化為Fe₂O₃）；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碾碎，裝入試管，加入_____溶液，觀察到的現象是_____，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵。

 [問題３]鐵燃燒的產物為什么不是Fe₂O₃呢？

[查閱資料３]①Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點見表：②Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄。

[理論探討]

根據實驗現象，并結合表中數據，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在_____之間，在此溫度范圍內Fe₂O₃已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產生是Fe₃O₄。

[拓展延伸]

（1）小林同學發現“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，請寫出該反應的化學方程式       ；

（2）Fe₂O₃高溫時會分解成Fe₃O₄和一種氣體，請寫出此反應的化學方程式__________；

（3）有些超市的食品密封包裝盒的透明蓋內放有黑色的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現并處理。

	Fe3O4	Fe2O3	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	—
熔點/℃	—	—	1535

Answer 1

[設計實驗] 合理

[實驗探究1]（1）用砂紙將鐵絲表面的銹除去（2）待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中（3）將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底部

[實驗探究2] 稀鹽酸、硫酸銅等；冒氣泡、出現紅色固體等
[理論探討] l535℃～l538℃
[拓展延伸]
(1) 3Fe + 2O₂ Fe₃O₄(2)6Fe₂0₃  4Fe₃0₄+0₂↑
(3)由黑色變成紅色