Question

【题目】某化学兴趣小组在做“铁在氧气中燃烧”的实验时，进行了一系列探究活动，请你一同参与。

（探究一）铁丝燃烧是否需要纯氧

（实验内容）取长短相同，直径均为0. 38 mm的铁丝，分别在体积分数为90%,70%,60%,55%的O2中实验。

（实验现象）

氧气含量	90%	70%	60%	55%
实验现象	燃烧剧烈、燃烧 时间长，效果好	燃烧比90%弱， 燃烧时间短,实 验成功	燃烧比70%弱， 燃烧时间更短， 实验成功	难以燃烧，只是发红

（1）铁丝在氧气中燃烧的表达式为：_________________________________

（2）实验中所用的不同体积分数的氧气可用____________收集(填“向上排空气法”或“排水法”)。

（3）若用如图装置收集一瓶(150 mL)含氧气的体积分数约为60%的气体，方法是在150 mL集气瓶里装满水，塞紧橡胶塞并关闭活塞b,打开活塞a通入氧气，把瓶里的水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭活塞a，然后打开活塞b通入空气，把瓶里的水全部排入量筒，则停止通入氧气时量筒内水的体积约为__________(提示:空气中氧气的体积分数约为)。

A25 mL B40 mL C60 mL D75 mL

（结论）就0. 38 mm铁丝而言，燃烧所需氧气的最低体积分数为___________，且氧气浓度越大，燃烧越_________(填“剧烈”或“不剧烈”)。

（拓展）小明指出上述关于铁丝燃烧所需氧气最低浓度的结论不合理，理由是_________________。

（探究二）铁丝燃烧产生火星四射的原因

（查阅资料）

①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质;

②含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡，熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。

（实验内容）取长短相同、直径均为0. 20 mm、含碳量不同的铁丝分别在足量的氧气中燃烧，观察现象。

（1）小明按上图实验时，集气瓶中放水的目的是__________________。

（2）下表是他将几种铁丝放入氧气中燃烧时的实验现象的记录。请你分析完成下表:

物质	纯铁丝	含碳0.05 %的铁丝	含碳0.2 %的铁丝	含碳0.6 %的铁丝
燃烧时的现象	无火星四射现象，熔断	剧烈燃烧极少火星	剧烈燃烧少量火星	__________________

（3）通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和______________(填元素符号)有关

Answer 1

【答案】铁+氧气四氧化三铁 排水法 D 大于55% 剧烈 0.38mm的铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧 防止高温熔落物炸裂瓶底 剧烈的燃烧，火星四射 C

【解析】

（1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，文字表达式为：铁+氧气四氧化三铁；

故填：铁+氧气四氧化三铁。

（2）氧气不易溶于水，且要使用不同体积分数的氧气来进行实验。 故可用排水法收集不同体积氧气，所用的方法是：用集气瓶分别盛入不同体积的水，将这些瓶中的水恰好排尽，即为收集到的各体积的氧气了。

故填：排水法。

（3）这一瓶气体中氧气的总量为150mL×60%=90mL，氮气的体积是：150mL-90mL=60mL；空气的体积是：60mL÷=75mL，那么停止通入氧气时量筒内水的体积约为：150mL-75mL=75mL；

故选D。

[结论]由于0.38mm的铁丝在60%的氧气中还能够燃烧，在55%时已经不能燃烧的事实可知：燃烧所需氧气的最低体积分数为大于55%，且氧气浓度越大，燃烧越剧烈；

故填：大于55%；剧烈。

[拓展]由于0.38mm的铁丝在60%的氧气中还能够燃烧，在55%时已经不能燃烧的事实可知：燃烧所需氧气的最低体积分数为大于55%，故这种铁丝有可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧，所以上述关于铁丝燃烧所需氧气最低浓度的结论是不合理；

故填：0.38mm的铁丝可能在氧气浓度为56%～59%的范围内燃烧。

[实验内容]

（1）小明按上图实验时，集气瓶中放水的目的是防止高温熔落物炸裂瓶底。

故填：防止高温熔落物炸裂瓶底。

（2）由实验现象可知，随着铁丝中含碳量的升高，铁丝燃烧越来越剧烈，火星越来越多，含碳0.6%的铁丝能够在氧气中剧烈的燃烧，火星四射；

故填：剧烈的燃烧，火星四射。
（3）通过以上实验，说明铁丝燃烧产生火星四射现象和碳元素的含量有关，碳元素的元素符号是C。故填：C。