25.某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對鐵以及含鐵物質(zhì)的相關(guān)現(xiàn)象產(chǎn)生了興趣,進行了一系列探究活動,請你一同參與。
【探究一】鐵絲燃燒是否需要純氧
【實驗內(nèi)容】取長短相同直徑為0.38mm的鐵絲,分別在O2含量不同的情況下實驗。
【實驗現(xiàn)象】
氧氣含量 |
90% |
70% |
60% |
55% |
實驗現(xiàn)象 |
燃燒劇烈,燃燒時間長,效果好 |
燃燒比90%弱,燃燒時間短,實驗成功 |
燃燒比70%弱,燃燒時間更短,實驗成功 |
難以燃燒,只是發(fā)熱 |
在做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時,為了使現(xiàn)象更清楚,最好用排水收集氧氣,理由是
。
【實驗結(jié)論】就0.38mm 鐵絲而言,燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)在
范圍。
【探究二】鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射的原因
【查閱資料】日常生活中的鋼鐵制品都含有少量雜質(zhì)碳。
【實驗內(nèi)容】取長短相同、直徑均為0.20mm、含碳量不同的鐵絲分別在足量的氧氣中燃燒,觀察現(xiàn)象
(1)下表是將幾種鐵絲放入氧氣中燃燒時的實驗現(xiàn)象的記錄,請你分析完成下表:
物質(zhì) |
純鐵絲 |
含碳0.05%的鐵絲 |
含碳0.2%的鐵絲 |
含碳0.6%的鐵絲 |
燃燒時的現(xiàn)象 |
無火星四射現(xiàn)象,熔斷 |
劇烈燃燒,極少火星 |
劇烈燃燒,少量火星 |
劇烈燃燒火星四射 |
(2)通過以上實驗,說明鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象和
(填元素符號)有關(guān)。這種細鐵絲燃燒時,同時生成
(填化學(xué)式)氣體在熔融液態(tài)物質(zhì)中形成氣泡,熔融液態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起“火星四射”的現(xiàn)象。
【探究三】對含有鐵粉的“暖寶寶”進行探究,并判斷是否能利用發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。
【查閱資料】①鐵粉是黑色;②鐵能與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和氯化亞鐵
同學(xué)們在實驗室打開一片暖寶寶,取出其中黑色粉末做了下面的實驗。
Ⅰ.黑色粉末成分的探究
操作 |
現(xiàn)象 |
結(jié)論 |
取暖寶寶中的黑色粉末于試管中,加入足量的稀鹽酸。 |
|
黑色粉末中有鐵粉 |
反應(yīng)結(jié)束之后,發(fā)現(xiàn)仍有黑色固體殘留,經(jīng)過過濾,干燥,獲得黑色粉末。取樣于試管中,通入氧氣點燃,產(chǎn)物通入澄清石灰水。 |
|
黑色粉末中還有活性炭粉 |
結(jié)論:通過上述和進一步實驗發(fā)現(xiàn)“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)。
Ⅱ.探究“暖寶寶”反應(yīng)原理與鐵的生銹(緩慢氧化)本質(zhì)是否一致
按圖1(夾持儀器已略去)采用氧氣、溫度、濕度傳感器收集數(shù)據(jù),將拆除包裝的暖寶寶倒入三頸燒瓶中密封裝置,開始收集,觀察曲線變化(如圖2中A、B、C)。
從收集到的圖象看暖寶寶發(fā)熱是因為顆粒微小的鐵粉與
和
等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),并
熱量(填寫“吸收”或“放出”),這一反應(yīng)與鐵生銹原理一致。
Ⅲ.實驗拓展
利用上述原理,同學(xué)們設(shè)計使用暖寶寶貼來測定空氣中氧氣的含量,實驗開始前的裝置如圖3所示,量筒中水的讀數(shù)為100mL。
(1)實驗過程中,可以觀察到濕度計變化的現(xiàn)象是
。
(2)冷卻一段時間之后,打開彈簧夾,水從量筒中流入玻璃瓶(容積為250mL)最后量筒內(nèi)水為63mL(鐵粉生銹消耗的水忽略不計),通過計算,本實驗數(shù)據(jù)測得空氣中氧氣的體積分數(shù)為:
(列式并計算,結(jié)果保留至0.1%)。
(3)上述結(jié)果與理論值相比,引起誤差的原因可能是
。
A.裝置漏氣
B.暖寶寶貼中鐵粉的使用數(shù)量不足
C.溫度計的讀數(shù)未恢復(fù)至室溫就記錄量筒內(nèi)剩余水的體積
D.彈簧夾未夾緊
E.最后讀取量筒中水的體積是俯視讀數(shù)