Question

【題目】（8分）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]鐵燃燒的產物為什么不是Fe2O3呢？

[查閱資料2]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。

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

[拓展延伸]

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，請寫出該反應的文字表達式 ；

（2）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。

Answer 1

【答案】[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

[理論探討] l535℃～l538℃

[拓展延伸]（1） 鐵+氧氣點燃 四氧化三鐵 （3）由黑色變成紅色

【解析】

試題分析：[設計實驗]要探究細鐵絲在氧氣中燃燒為什么會“火星四射”，要注意設計對比試驗，故設計的實驗方案是：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，是合理的

[實驗探究1]（1）鐵絲表面有銹跡，影響了反應的進行，故實驗前應用砂紙將鐵絲表面的銹除去；

（2）由于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，故應待火柴快燒盡再將鐵絲放入集氣瓶中；

（3）由于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，故應將鐵絲和火柴伸至集氣瓶中上部，緩緩伸至集氣瓶底

[理論探討]根據鐵燃燒的產物是四氧化三鐵，結合Fe3O4和Fe2O3的分解溫度分別是l538℃、1400℃，而鐵的熔點為1535℃，故可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在l535℃～l538℃之間

[拓展延伸]（1）鐵絲燃燒，生成黑色固體的文字表達式：鐵+氧氣點燃 四氧化三鐵

（2）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，若粉末的顏色由黑色變成紅色，就說明包裝盒破損進氣，這樣售貨員就能及時發現并處理