科学探究
( 1 )课外小组同学进一步研究铁与氧气的反应。
(提出问题)铁丝燃烧时为什么会有 “火星四射”的现象?
(查阅资料)铁丝燃烧时 “火星四射”现象与铁丝含碳量有关。
(进行实验)探究铁丝在氧气燃烧时 “火星四射”的现象与其含碳量的关系。
实验 | 现象 | 解释与结论 |
实验 1 :取直径 0.20mm ,含碳 0.1% 的铁丝,在氧气中燃烧 | 零星的火星四射 | ①铁燃烧的化学方程式是 _____ ② 0.20mm 的铁丝在氧气中燃烧“火星四射”与其含碳量的关系为 _____ |
实验 2 :取直径 0.20mm ,含碳 0.32% 的铁丝,在氧气中燃烧 | 较明显的火星四射 | |
实验 3 :取直径 0.20mm ,含碳 0.52% 的铁丝,在氧气中燃烧 | ① _____ |
(实验拓展)
( 2 )同学们认为燃烧的现象还与氧气的浓度有关,想收集不同浓度的氧气进行相关实验。
①若用排水集气法收集一瓶体积分数约为 80% 的氧气,预先应向容积为 360mL 的集气瓶中加水,水的体积约为 _____ mL (取整数)。
②观察并记录现象,列入下表:
集气瓶号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
收集 O 2 的体积分数( % ) | 31 | 33 | 35 | 37 | 39 |
空气的体积分数( % ) | 69 | 67 | 65 | 63 | 61 |
总 O 2 体积分数( % ) | 45.5 | 47.1 | 48.7 | 50.2 | 51.8 |
木条火星的状况 | 很亮 | 很亮 | 很亮 | 复燃 | _____ |
结论:当氧气浓度达到 _____ % 左右时,带火星的木条即可复燃。用这种方法检验集气瓶中是否集满氧气是 _____ (填 “可靠”或“不可靠”)的。
0.20mm 的铁丝含碳量越高,在氧气中燃烧 “火星四射”的现象越明显 剧烈燃烧,火星四射 270 复燃 50.2 不可靠
【分析】
( 1 )根据表格中数据,正确分析实验现象,书写化学方程式和实验结论;( 2 )欲收集 80% 的氧气,若用排水法,应考虑留在瓶内的空气中的氧气含量,再进行计算,再根据表格,分析实验结论和木条复燃的氧气最低浓度。
【详解】
( 1 )铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,燃烧的化学方程式为: ,根据表格分析得, 0.20mm 的铁丝含碳量越高,在氧气中燃烧 “ 火星四射 ” 的现象越明显,所以直径 0.20mm ,含碳 0.52% 的铁丝,在氧气中燃烧的现象应该为剧烈燃烧,火星四射,通过本实验得到的结论是: 0.20mm 的铁丝含碳量越高,在氧气中燃烧 “ 火星四射 ” 的现象越明显;故填: ; 0.20mm 的铁丝含碳量越高,在氧气中燃烧 “ 火星四射 ” 的现象越明显;剧烈燃烧,火星四射;
( 2 )用排水集气法收集一瓶体积分数约为 80% 的氧气,预先应向容积为 360mL 的集气瓶中加水,可设加入水的体积为 x ;则有: x + ( 360mL- x ) × =360mL×80% ,解得: x =270mL ;根据表格分析,其他条件相同时,氧气浓度越高,带火星木条越容易复燃,当氧气浓度为 50.2% 时,木条已经复燃,则氧气浓度更高时,木条也会复燃;根据表格,氧气浓度达到 50.2% 时,带火星木条即可复燃,用这种方法检验集气瓶中是否集满氧气是不可靠的;故填: 270 ;复燃; 50.2 ;不可靠。
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