铝热反应试验

可以简单地认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)的反应。)高温下。

铝热反应常用于熔炼高熔点金属,是一种放热反应。

实验反应的化学方程式:

氧化铁:

2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe

四氧化三铁:

8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe

二氧化锰:

4Al+3MnO2=2Al2O3+3Mn

(反应条件都是高温)

(铝热反应的修整技巧:取反应物和生成物中氧化物两边氧的最小公倍数,就可以快速修整。比如在8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数是12,这样Fe3O4在3Al2O3之前应该是4,底部Al是4,Fe是9。)

实验操作:

1.取一张圆形滤纸,倒入5g烘干的氧化铁粉末和2g铝粉。

2.将两者混合均匀。将两张圆形滤纸折成漏斗状,取出一张,在底部剪开一个洞,用水湿润,然后盖上另一张漏斗,这样四周就有四层了。

3.放在铁圈上,下面放一个盛满沙子的蒸发皿,将混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放入纸漏斗中,在上面加入少量氯酸钾,在混合物中间插入一根镁棒,点燃镁棒,观察会发生什么。

4.可以看到镁棒剧烈燃烧,释放出一定的热量,使氧化铁粉和铝粉在较高的温度下剧烈反应,释放出大量的热量。与此同时,纸漏斗被烧穿,一些熔体落入沙子中。熔体冷却后,除去外层熔渣。仔细观察,可以看到铁珠掉落,这叫铝热反应。该反应产生铁和氧化铝。

利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能释放大量热量的性质,工业上常采用铝粉还原某些难熔氧化物,称为铝热反应。

例如焊接铁轨时,人们经常点燃铝粉和氧化铁的混合物。因为反应放出大量的热量,被置换出来的铁以熔融状态流出。让铁水流进铁轨的缝隙里,冷却后铁轨就牢固地粘合在一起了。

另外,铝热反应也可以指铝取代其他金属元素的氧化物(如锰)来取代这种金属元素。

实验中的注意事项:

首先,铝热反应有一定的危险性。如果没有良好有效的防火、耐高温措施,不适合在家里或室内做这个实验,否则容易导致化学灼伤、化学爆炸等事故。如果对铝热感兴趣,可以选择室外或有防火措施的安全房间进行实验,并且建议使用氧化铁作为金属氧化物,严格控制反应物的用量。建议铝粉可以稍微过量,使金属氧化物反应完全。使用镁棒时,请注意镁棒一定要打磨光亮,应该是10 cm左右。太短不够热,太长太长烧不起来,还会造成浪费。容器内建议不要加水,否则高温下被水分解的氢气容易引起化学爆炸。切勿将可燃、易燃或玻璃等易爆物品放在反应物附近。用氯酸钾作氧化剂时,一定不能增加用量,否则会引起物理爆炸和化学爆炸。点燃反应物前,疏散周围人员,保持距离。

点燃镁带时,可以使用高温打火机、火焰枪或酒精灯。当发现镁条变黑并冒出火花时,说明镁条已经吸收了足够的热量,马上就要燃烧了。此时需要继续加热,准备撤离。镁带点燃后,要尽快脱离。实验者必须戴上太阳镜或防眩光设备观察实验现象,防止眼睛被铝热反应的强光灼伤。绝对不允许在反应物旁边观察反应现象。反应过程中会喷出900 ~ 1500摄氏度的高温熔融金属。这时,你周围的人应该被隔离,不允许靠近。反应后,不要用水浇灭,等待其自然冷却。

建议不要用相机拍摄反应过程中容易引起剧烈反应的金属氧化物,如二氧化锰等。如果需要拍照分析,最好使用强抗光镜头,或者在镜头上安装黑膜。

冷却后,可以看到还原的金属,可以收集或再利用。