做完“铁在氧气里燃烧”实验后，某兴趣小组有一些疑惑不解的问题，于是他们进行了以下探究活动，请你一同参与．[问题1]细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”？[查阅资料1]①

Question

做完“铁在氧气里燃烧”实验后，某兴趣小组有一些疑惑不解的问题，于是他们进行了以下探究活动，请你一同参与．
[问题1]细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”？
[查阅资料1]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CO ₂ 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．
[设计实验]为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因，该小组同学设计的实验方案是：取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝，分别在足量的氧气中燃烧，观察现象．你认为他们的方案______（填“合理”或“不合理”）．
[实验探究1]小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时，他把细铁丝绕成螺旋状，一端系在一根铁丝上，另一端系上一根火柴．点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部（没有接触到细沙，如图所示），但不见铁丝燃烧，反复实验均未成功．
该同学认为可能导致失败的原因主要有三种：
A．铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行；
B．点燃火柴后立即将它伸入瓶内，火柴燃烧消耗了氧气，不利于铁丝的燃烧；
C．火柴燃烧时有大量的热量放出，将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部，因热胀冷缩之故．瓶内氧气会膨胀逸出，使铁丝无法燃烧．
实验：根据以上假设，他对实验应作的相应改进为：
（1）______；（2）______；（3）______．
[问题2]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢？
[查阅资料2]①自然界中铁的氧化物主要是Fe ₃ O ₄ 和Fe ₂ O ₃ 两种（FeO极易被氧化为Fe ₂ O ₃ ）；②铁的氧化物均能溶于酸的溶液．
[实验探究2]将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入______溶液，观察到的现象是______，说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁．
[问题3]铁燃烧的产物为什么不是Fe ₂ O ₃ 呢？
[查阅资料3]①Fe ₃ O ₄ 和Fe ₂ O ₃ 的分解温度、铁的熔点见表：②Fe ₂ O ₃ 高温时分解成Fe ₃ O ₄ ．

	Fe 3 O 4	Fe 2 O 3	铁
分解温度/℃	1538	1400	-
熔点/℃	-	-	1535

[理论探讨]
根据实验现象，并结合表中数据，可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在______之间，在此温度范围内Fe ₂ O ₃ 已分解，所以铁在氧气里燃烧的产物是Fe ₃ O ₄ ．
[拓展延伸]
（1）小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，请写出该反应的化学方程式______；
（2）Fe ₂ O ₃ 高温时会分解成Fe ₃ O ₄ 和一种气体，请写出此反应的化学方程式______；
（3）有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末，若粉末的颜色______，就说明包装盒破损进气，这样售货员就能及时发现并处理．

Answer 1

【设计实验】通过[查阅资料1]知“含碳细铁丝燃烧时，其中的炭粒生成的CO ₂ 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”；要验证这一点，可进行对比试验，也就是取含碳铁丝与不含碳铁丝分别在氧气中燃烧，观察现象．故该同学的实验设计是合理的；
【实验探究1】该同学认为可能导致失败的原因主要有三种：A．铁丝表面有锈迹，影响了反应的进行；B．点燃火柴后立即将它伸入瓶内，火柴燃烧消耗了氧气，不利铁丝燃烧；C．火柴燃烧时有大量的热量放出，将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部，因热胀冷缩之故．瓶内氧气会膨胀逸出，使铁丝无法燃烧；针对以上假设，可设计对应的实验加以验证：（1）用砂纸将铁丝表面的锈除去（2）待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中（3）将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部，缓缓伸至集气瓶底部，然后观察现象进行判断；
【实验探究2】：要想证明：铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁，可以将冷却后的黑色物质碾碎，装入试管，加入稀盐酸或硫酸铜等溶液，如果出现冒气泡、出现红色固体等现象，就证明黑色物质中还含有铁；
【理论探讨】：根据Fe ₃ O ₄ 和Fe ₂ O ₃ 的分解温度、铁的熔点，首先铁需要在融化状态下反应，所以应该是高于1535℃，其次是要防止四氧化三铁分解，所以温度应该是低于1538℃，所以应该控制温度在l535℃～l538℃，这是Fe ₂ O ₃ 的分解温度低，已经分解了，铁在氧气里燃烧的产生是只有Fe ₃ O ₄ ；
【拓展延伸】：（1）“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来，观察到火星四射，并有黑色固体生成，说明生成四氧化三铁，反应方程式是3Fe+2O ₂ (点燃.)/() Fe ₃ O ₄ ；
（2）已知反应物和生成物，写出反应，配平即可：6Fe ₂ 0 ₃ (高温.)/() 4Fe ₃ 0 ₄ +0 ₂ ↑；
（3）如果包装盒破损进气，空气中的氧气就把氧化亚铁氧化，黑色就变成红棕色氧化铁；
故答案为：
[设计实验]合理；
[实验探究1]（1）用砂纸将铁丝表面的锈除去；（2）待火柴快烧尽再将铁丝放入集气瓶中；（3）将铁丝和火柴伸至集气瓶中上部，缓缓伸至集气瓶底部；
[实验探究2]稀盐酸、硫酸铜等；冒气泡、出现红色固体等；
[理论探讨]l535℃～l538℃；
[拓展延伸]
（1）3Fe+2O ₂ (点燃.)/() Fe ₃ O ₄ ； （2）6Fe ₂ 0 ₃ (高温.)/() 4Fe ₃ 0 ₄ +0 ₂ ↑；    （3）由黑色变成红棕色．