Question

17．做完“鐵在氧氣里燃燒”的實驗后，某興趣小組有一些疑惑不解的問題，于是進行了以下探究：
【問題一】鐵燃燒時濺落下來的黑色物質中還有沒有鐵？
【查閱資料1】①氧化亞鐵極易被氧化為氧化鐵，因此自然界中鐵的氧化物主要有氧化鐵和四氧化三鐵兩種；②氧化鐵為暗紅色固體，不能被磁鐵吸引，鐵和四氧化三鐵能被磁鐵吸引；③鐵能和稀鹽酸反應生成氫氣，鐵的氧化物也能和稀鹽酸反應，但無氣體產生．
【實驗探究】將鐵絲燃燒后得到的黑色物質冷卻，然后碾碎，取適量于試管中，加入適量的稀鹽酸，產生氣泡，說明濺落下來的黑色物質中還有鐵．
寫出鐵絲在氧氣中燃燒的文字或符號表達式鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【問題二】鐵燃燒的產物為什么不是氧化鐵呢？
【查閱資料2】①氧化鐵和四氧化三鐵的分解溫度見下表；
②氧化鐵高溫分解成四氧化三鐵

	四氧化三鐵	氧化鐵	鐵
分解溫度/℃	1538	1400	---
溶點/℃	---	---	1535

【理論討論】根據上述探究以及實驗現象，并結合表中數據分析，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫在1535℃～1538℃之間，此溫度范圍氧化鐵已分解．
【拓展延伸】①氧化鐵高溫分解可生成四氧化三鐵和一種氣體，寫出該反應的文字或符號表達式氧化鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣，或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；
②有些食品包裝盒內放有少量黑色的氧化亞鐵，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時發現并處理．
【問題三】氧化鐵、二氧化錳在物質的分類上都屬于氧化物，氧化鐵也能做過氧化氫分解的催化劑嗎？
【實驗探究】

實驗步驟	實驗現象
I．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現象．	A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現象
II．待A試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復多次試驗，觀察現象．	帶火星的木條復燃
III．將實驗II中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為ag．	/

【實驗結論】氧化鐵可做過氧化氫分解的催化劑．
【討論交流】（1）實驗 II的目的是驗證氧化鐵在反應前后的化學性質是否改變；
（2）試管A中化學反應的文字或符號表達式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣，或2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）試計算320克氧化鐵與多少克二氧化錳中含氧元素的質量相等．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 【實驗探究】
鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣；
鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
【理論討論】
鐵熔化后才能夠和氧氣反應；
高溫條件下，氧化鐵分解生成四氧化三鐵和氧氣；
【實驗探究】
氧氣能使帶火星的木條復燃；
【討論交流】
催化劑能夠改變化學反應的速率，而本身質量和化學性質在反應前后不變；
過氧化氫在氧化鐵催化作用下分解生成水和氧氣；
根據氧化鐵、二氧化錳的化學式及其相對原子質量、氧化鐵的質量可以計算320克氧化鐵與多少克二氧化錳中含氧元素的質量相等．

解答 解：【實驗探究】
將鐵絲燃燒后得到的黑色物質冷卻，然后碾碎，取適量于試管中，加入適量的稀鹽酸，產生氣泡，說明濺落下來的黑色物質中還有鐵．
故填：取適量于試管中，加入適量的稀鹽酸，產生氣泡．
鐵絲在氧氣中燃燒的文字或符號表達式為：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵，或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
【理論討論】
根據上述探究以及實驗現象，并結合表中數據分析，可推知鐵在氧氣里燃燒時產生的高溫在1535℃～1538℃之間，此溫度范圍氧化鐵已分解．
故填：1535℃～1538℃．
【拓展延伸】
①氧化鐵高溫分解可生成四氧化三鐵和氧氣，該反應的文字或符號表達式為：氧化鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣，6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
故填：氧化鐵$\stackrel{高溫}{→}$四氧化三鐵+氧氣，或6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑．
②有些食品包裝盒內放有少量黑色的氧化亞鐵，若粉末的顏色變成暗紅色，就說明包裝盒漏氣，售貨員就能及時發現并處理．
故填：變成暗紅色．
氧化鐵、二氧化錳都是由氧元素和另外一種元素組成的化合物，在物質的分類上都屬于氧化物．
故填：氧化物．
【實驗探究】如下表所示：

實驗步驟	實驗現象
I．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現象．	A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現象
II．待A試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復多次試驗，觀察現象．	帶火星的木條復燃
III．將實驗II中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為ag．	/

【討論交流】
（1）實驗 II的目的是驗證氧化鐵在反應前后的化學性質是否改變．
故填：驗證氧化鐵在反應前后的化學性質是否改變．
（2）試管A中過氧化氫在催化劑作用下分解生成水和氧氣，化學反應的文字或符號表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣，2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
故填：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣，或2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）設320g氧化鐵與質量為x的二氧化錳中含氧元素的質量相等，
根據題意有：320g×$\frac{48}{160}$×100%=x×$\frac{32}{87}$×100%，
x=261g，
答：320g氧化鐵與261g二氧化錳中含氧元素的質量相等．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．