Question

15．做完“鐵在氧氣里燃燒”實驗后，小冬同學有兩個疑惑不解的問題，于是她進行了以下探究活動，請你一同參與．
[問題1]鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵呢？
[查閱資料1]
（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，如鹽酸、硫酸等．
（3）鐵能與硫酸銅溶液發生化學反應，但鐵的氧化物不能與硫酸銅溶液反應．
（4）鐵與酸的溶液反應（如鹽酸、硫酸等），有氣泡產生．
[實驗探究]
將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸、硫酸銅等溶液，觀察到的現象是冒氣泡、生成紅色固體等，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵．
[問題2]鐵燃燒的產物為什么不是Fe₂O₃呢？
[查閱資料2]Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、

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

（1）鐵的熔點見上表：（2）Fe₂O₃高溫時分解成Fe₃O₄．
（3）Fe₂O₃的顏色為紅棕色．
[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l535℃～l538℃之間，在此溫度范圍內Fe₂O₃已分解，所以鐵在氧氣里燃燒的產物是Fe₃O₄．
[拓展延伸]
（1）實驗中為了防止集氣瓶炸裂，必須在集氣瓶底部放少量的水．
（2）Fe₂O₃高溫時會分解成Fe₃O₄和氧氣，請寫出此反應的化學方程式6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．

Answer 1

分析 首先根據鐵能與稀鹽酸反應生成氣體，也能與硫酸銅反應，置換出紅色的銅，來鑒別黑色物質中是否含有鐵；再根據實驗條件，控制溫度，以制取Fe₃O₄；最后，在集氣瓶底部放少量的水或沙子，就能防止熱的固體濺落炸裂集氣瓶；已知反應物和生成物，寫出反應，配平即可．

解答 解：【實驗探究】部分：要想證明，鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還含有鐵，可以將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸或硫酸銅等溶液，如果出現冒氣泡、生成紅色固體等現象，就證明黑色物質中還含有鐵．
【理論探討】部分：根據Fe₃O₄和Fe₂O₃的分解溫度、鐵的熔點，首先鐵需要在融化狀態下反應，所以應該是高于1535℃，其次是要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應該是低于1538℃，所以應該控制溫度在l535℃～l538℃，這時Fe₂O₃的分解溫度低，已經分解了，鐵在氧氣里燃燒的產生是只有Fe₃O₄．
【拓展延伸】部分：（1）在集氣瓶底部放少量的水或沙子，就能防止熱的固體濺落炸裂集氣瓶；
（2）已知反應物和生成物，寫出反應，配平即可：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
故答案為：
【實驗探究】稀鹽酸、硫酸銅等；冒氣泡、生成紅色固體等；
【理論探討】l535℃～l538℃；Fe₃O₄；
【拓展延伸】
（1）在集氣瓶底部放少量的水（或在集氣瓶底部鋪一層細沙）；
（2）6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．

點評 本題考查鐵的化學性質，探究鐵的不同氧化物之間的轉化關系，以及控制反應條件得到不同產物的方法．