Question

【題目】某化學興趣小組針對教科書中兩個實驗進行再探究。

（探究一）空氣中氧氣含量測定的再認識

（1）測定裝置如圖1所示，紅磷燃燒消耗氧氣，使集氣瓶內_____減小，燒杯中的水倒吸進入集氣瓶。但該實驗誤差較大，測得空氣中氧氣含量明顯低于。

（實驗改進）根據鐵在空氣中生銹的原理設計實驗如圖2所示，裝置中飽和食鹽水、活性炭能加快鐵生銹的速率，測得數據如下表：

實驗前	實驗后
燒杯中水的體積/mL	燒杯中剩余水的體積/mL	集氣瓶（扣除內容物）和導管的容積/mL
80.8	54.5	126.0

（2）根據上表信息，空氣中氧氣的體積分數為_____（只列式，不計算）。

（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果更準確的原因是_____（寫一點）。

（探究二）鐵在氧氣中燃燒后所得固體物質成分的探究

（問題1）鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中是否含有鐵？

（資料）① 自然界中鐵的氧化物主要是Fe3O4（黑色）和Fe2O3（紅棕色）兩種；

② FeO（黑色）極易被氧化為Fe2O3；

③ 鐵的氧化物均能與稀鹽酸或稀硫酸反應生成鐵的化合物溶液。

（實驗）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，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中含有鐵。

（問題2）鐵燃燒的產物為什么不是Fe2O3？

（資料）① Fe3O4和Fe2O3的分解溫度、鐵的熔點見表；

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

② Fe2O3高溫時分解成Fe3O4。

（證據推理）根據實驗現象及表中信息可知，鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫應在_____之間，此時Fe2O3已分解。

（拓展延伸）（1）為了防止集氣瓶炸裂，必須采取_____的措施。

（2）某食品密封包裝盒的透明蓋內放有黑色的FeO粉末，若顏色_____，說明包裝盒漏氣。

（3）Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和一種氣體，該反應的化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】氣體 鐵生銹能更充分消耗氧氣 稀鹽酸 有氣泡產生 1535~1538℃ 在集氣瓶底部放少量的水或細沙 由黑色變成紅色 6Fe2O3 4Fe3O4+ O2↑

【解析】

（1）測定裝置如圖1所示，紅磷燃燒消耗氧氣，使集氣瓶內氣體減少，壓強減小，燒杯中的水倒吸進入集氣瓶；

（2）根據上表信息，空氣中氧氣的體積分數為： ；

（3）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果更準確的原因是鐵生銹能更充分消耗氧氣，將冷卻后的黑色物質碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸溶液，觀察到有氣泡產生、溶液變成淺綠色，說明鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中含有鐵；

②鐵需要在熔化狀態下反應，根據實驗現象及表中信息可知，反應時溫度應該高于1535℃，其次，要防止四氧化三鐵分解，所以溫度應低于1538℃；

[拓展延伸]（1）鐵絲在氧氣中燃燒產生大量的熱，火星四射，為了防止集氣瓶炸裂，必須在集氣瓶底部放少量的水或細沙；

（2）某食品密封包裝盒的透明蓋內放有黑色的FeO粉末，如果包裝盒破損漏氣，空氣中的氧化亞鐵能被氧化成氧化鐵，若顏色由黑色變成紅色，說明包裝盒漏氣；

（3）Fe2O3高溫時會分解成Fe3O4和一種氣體，根據質量守恒定律可知氣體為氧氣，該反應的化學方程式為：6Fe2O3 4Fe3O4+ O2↑。