Question

10．在學(xué)完氧氣的性質(zhì)后，某校課外小組同學(xué)對(duì)鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了更深入的探究．
說(shuō)明：下述實(shí)驗(yàn)中所用的8根鐵絲均從1根長(zhǎng)鐵絲上截取，并且長(zhǎng)度相同．
探究1：鐵絲燃燒是否需要純氧？
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：取5根鐵絲，分別在體積分?jǐn)?shù)為90%、70%、65%、60%、55%的氧氣中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)記錄如下：

V（O2）%	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
90%	燃燒劇烈，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)成功
70%	燃燒比90%的弱，燃燒時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)成功
65%	燃燒比70%的弱，燃燒時(shí)間比70%的短，實(shí)驗(yàn)成功
60%	燃燒比65%的弱，燃燒時(shí)間更短，實(shí)驗(yàn)成功
55%	難以燃燒，只是發(fā)紅

探究2：鐵絲繞成螺旋狀的原因是什么？
關(guān)于鐵絲繞成螺旋狀的原因，甲同學(xué)認(rèn)為是為了增大與氧氣的接觸面積，乙同學(xué)認(rèn)為是聚熱效果好，能使未燃的鐵絲更好的預(yù)熱．在老師的指導(dǎo)下，小組同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下表所示，實(shí)驗(yàn)中3個(gè)集氣瓶均盛有等量的水和體積分?jǐn)?shù)相同的氧氣．

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取3根鐵絲，將1根拉直，另兩根繞成寬窄不同的螺旋狀，進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)．	鐵絲均燃燒，劇烈程度不同，II最劇烈，其次是 III，較弱的是 I．

回答下述問(wèn)題：
（1）鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（2）通過(guò)探究1實(shí)驗(yàn)，丙同學(xué)得出結(jié)論：鐵絲在氧氣中燃燒，所需氧氣的最低體積分?jǐn)?shù)為60%，你對(duì)他得出的結(jié)論的看法是結(jié)論錯(cuò)誤，應(yīng)該在60%、55%再選擇一些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證．
（3）探究2實(shí)驗(yàn)中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應(yīng)物與氧氣的接觸面積．
（4）根據(jù)探究2實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為乙（填“甲”或“乙”）同學(xué)說(shuō)法合理，其理由是鐵絲的長(zhǎng)度是相同的．
（5）探究1實(shí)驗(yàn)用排水法收集氧氣時(shí)，每瓶都要留存30mL水，以防止熔融物炸裂瓶底．實(shí)驗(yàn)中收集體積分?jǐn)?shù)為90%的氧氣時(shí)，設(shè)應(yīng)向空集氣瓶中加入水的體積為x，請(qǐng)列出能求解x的計(jì)算式（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%（空集氣瓶容積為310mL，不考慮橡皮塞所占體積）．

Answer 1

分析 （1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵；
（2）根據(jù)鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒進(jìn)行解答；
（3）探究2實(shí)驗(yàn)中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應(yīng)物與氧氣的接觸面積；
（4）根據(jù)8根鐵絲均從1根長(zhǎng)鐵絲上截取，并且長(zhǎng)度相同進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)空氣中氧氣約占空氣體積的五分之一，以及集氣瓶的條件進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）鐵絲可能在氧氣濃度為56%～59%的范圍內(nèi)燃燒，所以上述關(guān)于鐵絲燃燒所需氧氣最低濃度的結(jié)論是不合理；
（3）探究2實(shí)驗(yàn)中，3根鐵絲均要完全伸入集氣瓶中的原因是增大反應(yīng)物與氧氣的接觸面積；
（4）根據(jù)探究2實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為乙同學(xué)說(shuō)法合理，其理由是：鐵絲的長(zhǎng)度是相同的；
（5）設(shè)：收集前集氣瓶中應(yīng)裝水體積為V
計(jì)算式為：（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%
故答案為：（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；
（2）結(jié)論錯(cuò)誤，應(yīng)該在60%、55%再選擇一些數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；
（3）增大反應(yīng)物與氧氣的接觸面積；
（4）乙，鐵絲的長(zhǎng)度是相同的；
（5）（310mL-V）×21%+（V-30mL）=（310mL-30mL）×90%．

點(diǎn)評(píng) 在解此類(lèi)題時(shí)，首先分析題中考查的問(wèn)題，然后結(jié)合學(xué)過(guò)的知識(shí)和題中所給的提示進(jìn)行解答．