13.某化學(xué)小組同學(xué)研究鐵絲在氧氣中燃燒的反應(yīng),進(jìn)行了如下實驗,取一段打磨好的螺旋狀鐵絲,在下面系一根火線,點燃火柴,待火柴快燃盡時,插入充滿氧氣且放有少量水的集氣瓶中,觀察到如下現(xiàn)象,鐵絲下端熔成一個小鐵球,生成一種黑色固體,做完實驗以后小明對該實驗有兩個問題疑惑不解,分別做了以下探究實驗:【問題一】掉落下來的黑色固體中是否仍然含有鐵?
為了確定該黑色固體的成分,同學(xué)們查閱以下資料
①鐵粉是黑色或灰黑色粉末,四氧化三鐵為黑色固體,具有磁性.
②四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng):Fe
3O
4+8HCl═2FeCl
3+FeCl
2+4H
2O
有同學(xué)提出:用磁鐵來確定黑色固體的成分,其他同學(xué)表示反對,其理由為鐵和四氧化三鐵都能被磁鐵吸引.
經(jīng)過討論,同學(xué)們設(shè)計了以下實驗方案,通過實驗確定了黑色固體的成分.
實驗操作 | 實驗現(xiàn)象 | 實驗結(jié)論 |
取少量黑色固體于試管中,加入適量鹽酸,放置一段時間 | 現(xiàn)象1:液體由無色變?yōu)辄S色 | 黑色固體中含有四氧化三鐵 |
現(xiàn)象2:有氣泡冒出 | 黑色固體中含有鐵 |
【問題二】鐵燃燒的產(chǎn)物為什么不是FeO或Fe
2O
3呢?
查閱資料:①FeO在空氣中極易被氧化為Fe
2O
3.
②Fe
2O
3絕Fe
3O
4的分解度和熔點見下表:
| Fe3O4 | Fe2O3 | 鐵 |
分解溫度/℃ | 1538 | 1400 | |
熔點/℃ | | | 1535 |
結(jié)合表中數(shù)據(jù),可推知鐵在氧氣里燃燒時產(chǎn)生的高溫應(yīng)在1535---1538℃之間,在此溫度范圍內(nèi)Fe
2O
3已分解,所以鐵在氧氣里燃燒的產(chǎn)物是Fe
3O
4.
拓展延伸
(1)有些食品包裝盒的透明蓋內(nèi)放有黑色的FeO粉末,若粉末的顏色由黑色變?yōu)榧t色,就說明包裝盒破損透氣,這樣售貨員就能及時發(fā)現(xiàn)并處理;
(2)下列鐵的氧化物中,鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小的順序是A>C>B(填字母).
A、FeO B、Fe
2O
3 C、Fe
3O
4(3)Fe
2O
3高溫時分解成Fe
3O
4和一種氣體,請寫出該反應(yīng)的方程式6Fe
2O
3高溫_4Fe
3O
4+O
2↑.