Question

为什么铁在氧气中燃烧火星四射

Answer 1

这是因为在氧气中燃烧时产生气体，比如二氧化碳，推动熔融的铁产生火星四射的现象。
我们实验用的铁丝不是纯铁，铁丝中含有一定数量的碳（其实还包括微量的硫、磷），碳与氧气或熔融状态的铁的氧化物反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体使体积迅速臌胀，推动周围的呈熔融状态的铁及其氧化物向四周飞溅，于是我们便看到火星四射的实验现象。
其他金属比如镁、铝就不会产生火星四射的现象。这是因为镁、铝的冶炼方法决定了镁、铝通常都比较纯，特别是镁、铝中不含碳（最多含有痕量的碳）。正是由于这个原因，实验中镁、铝的燃烧现象有别于铁的燃烧，虽然放出大量的热，温度更高，发出耀眼白光，并有少量物质气化（仅在表面）而导致产生少量白烟，但是由于没气体产生，所以体积不会急骤变化因而也就没有火星四射的现象。
假设铁中含有0.5﹪的碳，则反应后将生成超过6﹪（分子个数比例，以产物为CO2与Fe3O4粗略计算）的二氧化碳分子，大量二氧化碳分子的气化足以推动周围的熔化物向四周飞溅。正是由于熔化物不断向四周飞溅，使反应生成的氧化物脱离铁丝表面，使里面较纯的铁能与氧气进一步反应。因而使含有一定量碳的铁在氧气中燃烧比纯铁容易，并持久，比铝更容易点燃。
从上面可以看出，凡是在固体或液体内部能产生气体，其压强能推开其包围物，就可以形成爆裂物，如果温度足够高，我们就可以看到火星四射。铁丝燃烧火星四射的原因是铁中含有一定数量的碳，碳的存在同时导致铁容易燃烧。所以为了使铁丝在氧气中燃烧现象明显，建议采用含炭量较高的铁制品，如圆珠笔中的弹簧等。

Answer 2

我们实验用的铁丝不是纯铁，铁丝中含有一定数量的碳（其实还包括微量的硫、磷），碳与氧气或熔融状态的铁的氧化物反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体使体积迅速臌胀，推动周围的呈熔融状态的铁及其氧化物向四周飞溅