Question

17．同學們圍繞“鐵在氧氣里燃燒”的實驗展開以下探究活動．
活動一：探究鐵絲在氧氣中燃燒時“火星四射”的現象與其含碳量的關系
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象	解釋與結論
實驗1：取直徑0.20mm，含碳0.1%的鐵絲，在氧氣中燃燒	零星的火星	①鐵燃燒的化學方程式是3Fe+2O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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，火星越明顯
實驗2：取直徑0.20mm ，含碳0.32%的鐵絲，在氧氣中燃燒	較明顯的火星四射

【拓展延伸】
同學們認為鐵絲燃燒的現象還與氧氣的濃度有關，所以想收集不同濃度的氧氣進行相關實驗，若用排水法收集一瓶體積分數為90%的氧氣，預先應向容積為400mL的集氣瓶中加水，水的體積約為350mL．
活動二：探究鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中是否有鐵單質
【查閱資料】
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．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象	解釋與結論
將冷卻后的黑色固體碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸	有氣泡產生	鐵燃燒時濺落下來的黑色固體中含有鐵單質

【拓展延伸】
已知：高溫條件下鐵和水能反應生成四氧化三鐵和氫氣，則該反應的化學方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．由此可知探究活動二中為了防止集氣瓶炸裂，應采取的措施是在集氣瓶底部鋪一層細沙．

Answer 1

分析 根據已有的鐵絲燃燒的現象結合鐵的性質進行分析解答，鐵能與氧氣反應生成四氧化三鐵，鐵能與鹽酸反應生成氫氣，根據反應物和生成物書寫反應的化學方程式，據此解答．

解答 解：活動一：設計實驗要注意控制變量，保證鐵絲的直徑相同；鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，根據表格提供的數字可以看出，鐵絲中的含碳量越高，火星越明顯，故填：0.20，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄，含碳量越高，火星越明顯；
拓展延伸：用排水法收集一瓶體積分數為90%的氧氣，預先應向容積為400mL的集氣瓶中加水，則氣體的總體積為400mL，其中氧氣的體積為：400mL×90%=360mL，設水的體積為x，則有（400mL-x）×$\frac{1}{5}$+x=360mL，x=350mL，故填：350；
活動二：鐵能與鹽酸反應生成氫氣，故要證明含有鐵，可以加入稀鹽酸，觀察到有氣泡產生，證明含有鐵，故填：

實驗操作	實驗現象	解釋與結論
將冷卻后的黑色固體碾碎，裝入試管，加入稀鹽酸	有氣泡產生	鐵燃燒時濺落下來的黑色固體中含有鐵單質

拓展延伸：高溫條件下鐵和水能反應生成四氧化三鐵和氫氣，該反應的化學方程式為 3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．為了防止集氣瓶炸裂，應采取的措施是在集氣瓶底部鋪一層細沙．故填：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，在集氣瓶底部鋪一層細沙．

點評 本題考查的是氧氣性質的實驗探究以及金屬鐵與氧氣的反應的知識，完成此題，可以依據已有的知識進行．