鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

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 一、問題的提出

高中化學(xué)課本中關(guān)于鋁熱反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn),紅熱現(xiàn)象因?yàn)V紙的遮擋、燃燒生成大量的煙、反應(yīng)速率過快而使學(xué)生不易觀察清楚,并且鐵珠四濺,容易發(fā)生事故。

二、儀器和藥品

蒸發(fā)皿、鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、小試管(10cm×10mm)、3-4cm長(zhǎng)的鐵釘、氧化鐵、鋁粉、氯酸鉀(研細(xì))、酒精棉球(或直沖式打火機(jī))、砂子、燒杯、藥匙、坩堝鉗、鑷子、剪刀、火柴、砂紙、水、釘錘。

三、實(shí)驗(yàn)裝置

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.將盛滿砂子(用水潤(rùn)濕)的蒸發(fā)皿架在鐵架臺(tái)的鐵圈上。

2.在小試管內(nèi)裝入1/2-1/3干燥的砂子。

3.用鑷子向砂中插入兩支去掉釘帽的鐵釘(如圖示),將鐵釘約1/4部分留在砂外并用鑷子將其靠緊。

4.在砂子上面裝滿按照質(zhì)量比為7:2混合均勻的氧化鐵粉末和鋁粉,并墩實(shí)。

5.在裝滿藥品后的小試管上部放入少量氯酸鉀粉末(用藥匙將氯酸鉀與表面藥品略為混合),并在小試管上部插入一根(約3cm)打亮的鎂條。將小試管豎直插入盛有砂的蒸發(fā)皿中。

6.用酒精棉球(或直沖式打火機(jī))點(diǎn)燃鎂條。

7.反應(yīng)完全后,用坩堝鉗夾住小試管的一端并將其敲斷(或趁熱在砂與紅熱界面處滴加少量水),倒出砂子并取出已焊接在一起的兩支鐵釘。

五、注意事項(xiàng)

1.試管尺寸不易過大,防止熔融物燒漏。

2.氯酸鉀要適量,防止產(chǎn)生大量氣體引起噴射。

3.蒸發(fā)皿的直徑應(yīng)大于10cm,也可用盤子、碗等其他物品代替。

4.由于各地的砂子品質(zhì)有所不同,建議實(shí)驗(yàn)前先用鹽酸浸泡后晾干在使用,防止砂子中混有少量的石灰石在高溫下產(chǎn)生氣體引起鐵水濺出。

5.鋁熱反應(yīng)劇烈,溫度可達(dá)2000℃以上,三氧化二鐵在1400℃以上可發(fā)生以下反應(yīng):

6Fe2O3→4Fe3O4+O2↑

為了防止反應(yīng)過程中產(chǎn)生氧氣引起鐵水濺出,所以適當(dāng)減少還原劑鋁粉的用量(由教材中的5:2改為7:2),以減緩反應(yīng)的劇烈程度。

六、本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

由于試管透明,當(dāng)反應(yīng)開始后,學(xué)生容易觀察以下現(xiàn)象:(1)整個(gè)紅熱過程以及鐵水生成和自上而下的熔化流動(dòng);(2)紅熱的鐵水將部分埋在鋁熱劑中的鐵釘焊接在一起;實(shí)驗(yàn)過程中無鐵珠迸濺。經(jīng)過多次試驗(yàn)以及課堂演示,成功率和安全性都有保證。


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