Question

【題目】常見金屬在氧氣中能劇烈燃燒。某化學(xué)探究小組對“鐵絲在氧氣中燃燒為什么會火星四射”有興趣。于是進行了如下探究：

（提出問題）鐵絲在氧氣中燃燒會火星四射與哪些因素有關(guān)呢？

（猜想與假設(shè)）猜想一：可能與金屬的沸點有關(guān)；猜想二：可能與氧氣的濃度有關(guān)；猜想三：可能與鐵中含碳量有關(guān)。

（查閱資料）鎂的沸點為1107℃；鐵的沸點為2705℃。

（設(shè)計并實驗）該探究小組用將鎂絲、純細(xì)鐵絲和兩種不同含碳量的細(xì)鐵絲（鎂絲和鐵絲直徑均為0.4mm）分別放入空氣和氧氣中燃燒。記錄燃燒時的現(xiàn)象如下表。

實驗序號	氧氣純度（含氧量）	鎂絲	鐵絲中含碳量	燃燒時的現(xiàn)象
①	空氣中（21%）	劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，無火星	0%（純鐵）	不燃燒
②	純氧中（100%）	更劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，無火星	0%（純鐵）	劇烈燃燒，無火星
③	純氧中（100%）	更劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，無火星	0.05%	劇烈燃燒，極少火星
④	純氧中（100%）	更劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，無火星	0.6%	劇烈燃燒，火星四射

（收集證據(jù)）（1）若要比較細(xì)鐵絲燃燒的劇烈程度與氧氣的純度有關(guān)，應(yīng)選擇的實驗編號組合是_____。由實驗③和④對比可知，產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象與細(xì)鐵絲中含碳量的關(guān)系：_____。

（解釋與結(jié)論）（2）通過探究，了解細(xì)鐵絲在純凈的氧氣燃燒時會火星四射的原因。請寫出細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒生成黑色的四氧化三鐵固體的化學(xué)方程式為：_____。

（3）細(xì)鐵絲中含有不同的含碳量，碳元素在燃燒過程中生成二氧化碳?xì)怏w，將反應(yīng)生成的熔化物四氧化三鐵推了出去，從而產(chǎn)生了火星四射的現(xiàn)象。為保證實驗成功，選用的鐵絲中含碳量要控制的范圍為_____。

（4）取一段含碳量0.6%的細(xì)鐵絲繞成螺旋狀，投入盛有足量的稀鹽酸的燒杯中充分反應(yīng)，可觀察的現(xiàn)象為_____，并在燒杯底有少量的黑色殘渣，其化學(xué)式為C。

Answer 1

【答案】①和② 鐵絲中含碳量越高，火星四射的現(xiàn)象越明顯 3Fe+2O2Fe3O4 ≥0.6% 鐵絲溶解，產(chǎn)生無色氣體，無色溶液變成淺綠色

【解析】

細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒生成黑色的四氧化三鐵固體，鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣。

[收集證據(jù)]（1）①和②的氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，若要比較細(xì)鐵絲燃燒的劇烈程度與氧氣的純度有關(guān)，應(yīng)選擇的實驗編號組合是①和②。由實驗③和④對比可知，產(chǎn)生火星四射的現(xiàn)象與細(xì)鐵絲中含碳量的關(guān)系鐵絲中含碳量越高，火星四射的現(xiàn)象越明顯。

[解釋與結(jié)論]（2）細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒生成黑色的四氧化三鐵固體的化學(xué)方程式為3Fe+2O2Fe3O4。

（3）鐵絲中含碳量為0.6%，碳元素在燃燒過程中生成二氧化碳?xì)怏w，將反應(yīng)生成的熔化物四氧化三鐵推了出去，從而產(chǎn)生了火星四射的現(xiàn)象，故為保證實驗成功，選用的鐵絲中含碳量要控制的范圍為大于或等于0.6%。

（4）鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，取一段含碳量0.6%的細(xì)鐵絲繞成螺旋狀，投入盛有足量的稀鹽酸的燒杯中充分反應(yīng)，可觀察的現(xiàn)象為鐵絲溶解，產(chǎn)生無色氣體，無色溶液變成淺綠色，并在燒杯底有少量的黑色殘渣，其化學(xué)式為C。