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。

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

[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。

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 + 2O₂Fe₃O₄    (2)6Fe₂0₃  4Fe₃0₄+0₂↑     (3)由黑色變成紅色

試題分析：此方案合理，兩鐵絲只有含碳量不同這一變量不同；根據同學們的分析將阻止燃燒的條件除去即可（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；加入稀鹽酸有氣泡冒出或者加入硫酸銅溶液有紅色固體析出都可以證明有鐵單質；根據表格溫度應該在l535℃～l538℃之間；（1）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；（2）三氧化二鐵高溫下生成四氧化三鐵和氧氣；（3）由題氧化亞鐵很容易被空氣中的氧氣氧化，包裝破損氧化亞鐵容易被氧氣氧化，又黑色變為紅色。
點評：這是一道非常典型的探究題，題目給的知識點沒有學過，較為陌生，但是重點考察的反應的思想，裝置等，所以這種題目不要害怕，仔細審題即可。