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试题详情及答案解析
(8分)做完“铁在氧气里燃烧”实验后,某兴趣小组有一些疑惑不解的问题,于是他们进行了以下探究活动,请你一同参与。
[问题1]细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”?
[查阅资料1]①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。 ②含碳细铁丝燃烧时,其中的炭粒生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
[设计实验]为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因,该小组同学设计的实验方案是:取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝,分别在足量的氧气中燃烧,观察现象。你认为他们的方案         (填“合理”或“不合理”)。
[实验探究1]小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时,他把细铁丝绕成螺旋状,一端系在一根铁丝上,另一端系上一根火柴。点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部(没有接触到细沙,如图所示),

但不见铁丝燃烧,反复实验均未成功。
该同学认为可能导致失败的原因主要有三种:
A.铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行;
B.点燃火柴后立即将它伸入瓶内,火柴燃烧消耗了氧气,不利于铁丝的燃烧;
C.火柴燃烧时有大量的热量放出,将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部,因热胀冷缩之故。瓶内氧气会膨胀逸出,使铁丝无法燃烧。
实验:根据以上假设,他对实验应作的相应改进为:
(1)         ; (2)      ;(3)      
[问题2]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
[查阅资料2]①Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:②Fe2O3高温时分解成Fe3O4
[理论探讨]根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4
 
Fe3O4
Fe2O3

分解温度/℃
1538
1400

熔点/℃


1535
[拓展延伸]
小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来,观察到火星四射,并有黑色固体生成,请写出该反应的文字表达式                      
(2)有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若粉末的颜色_____,就说明包装盒破损进气,这样售货员就能及时发现并处理。
答案:[设计实验] 合理
[实验探究1](1)用砂纸将铁丝表面的锈除去  (2)待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中
(3)将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部,缓缓伸至集气瓶底
[理论探讨] l535℃~l538℃
[拓展延伸](1) 铁+氧气点燃四氧化三铁     (3)由黑色变成红色
试题分析:[设计实验]要探究细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”,要注意设计对比试验,故设计的实验方案是:取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝,分别在足量的氧气中燃烧,观察现象,是合理的
[实验探究1](1)铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行,故实验前应用砂纸将铁丝表面的锈除去;
(2)由于点燃火柴后立即将它伸入瓶内,火柴燃烧消耗了氧气,不利于铁丝的燃烧,故应待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中;
(3)由于火柴燃烧时有大量的热量放出,将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部,因热胀冷缩之故。瓶内氧气会膨胀逸出,使铁丝无法燃烧,故应将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部,缓缓伸至集气瓶底
[理论探讨]根据铁燃烧的产物是四氧化三铁,结合Fe3O4和Fe2O3的分解温度分别是l538℃、1400℃,而铁的熔点为1535℃,故可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在l535℃~l538℃之间
[拓展延伸](1)铁丝燃烧,生成黑色固体的文字表达式:铁+氧气点燃四氧化三铁
(2)有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若粉末的颜色由黑色变成红色,就说明包装盒破损进气,这样售货员就能及时发现并处理
考点:铁丝燃烧的化学反应,探究实验的设计