Question

16．課外小組同學探究鐵絲在氧氣燃燒時“火星四射”此現象的因素時，設計如下實驗方案．

實驗	現象
實驗1：取直徑0.20 mm，含碳0.1%的鐵絲，在氧氣中燃燒	零星的火星四射
實驗2：取直徑0.20 mm，含碳0.32%的鐵絲，在氧氣中燃燒	較明顯的火星四射
實驗3：取直徑0.20 mm，含碳0.52%的鐵絲，在氧氣中燃燒	明顯的火星四射

【實驗結論】（1）鐵燃燒的化學方程式是3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（2）鐵絲在氧氣中燃燒，“火星四射”與其含碳量的關系為：含碳量越高，火星四射的現象越明顯．
【提出問題】純鐵在氧氣中燃燒濺落的“黑色固體”是什么？
【查閱資料】①

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色、狀態	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能

②鐵的氧化物均能溶于酸溶液
【初步驗證】濺落的固體為黑色，能全部被磁鐵吸引．該黑色固體不可能是氧化亞鐵．
【猜想與假設】猜想一：黑色固體是Fe與Fe₃O₄；猜想二：黑色固體是Fe₃O₄．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象及結論

【反思與交流】
鐵絲燃燒的現象還可能與哪些因素有關，請寫出一條：氧氣的濃度、溫度有關．

Answer 1

分析 【實驗結論】根據鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，然后結合題中的數據進行解答；
【初步驗證】根據題意黑色固體粉末全部能被吸引分析不可能含有的物質；
【猜想與假設】根據鐵和四氧化三鐵都是黑色、都能被磁鐵吸引，對黑色粉末進行猜想．
【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗；
【反思與交流】根據鐵絲燃燒的現象還可能與氧氣的濃度、溫度有關解答．

解答 解：【實驗結論】（1）鐵和氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，鐵燃燒的化學方程式是：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
（2）鐵絲在氧氣中燃燒，“火星四射”與其含碳量的關系為：含碳量越高，火星四射的現象越明顯；
【初步驗證】由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，則該黑色固體粉末中不可能含有氧化亞鐵；
【猜想與假設】由題意可知，黑色固體粉末全部能被吸引，黑色固體粉末可能是全部為鐵或全部為四氧化三鐵或四氧化三鐵與鐵粉的混合物；
【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想二正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想一正確．
【反思與交流】：鐵絲燃燒的現象還可能與氧氣的濃度、溫度有關．
答案：
【實驗結論】（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；（2）含碳量越高，火星四射的現象越明顯；
【初步驗證】氧化亞鐵；
【猜想與假設】Fe₃O₄；
【實驗探究】
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想二正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想一正確．
【反思與交流】氧氣的濃度、溫度有關．

點評 本題考查鐵及其化合物的性質實驗，題目難度較大，注意利用題目中的信息進行書寫化學方程式．