有关“铝热反应”的若干问题
时间:2016-01-28 20:40 来源:未知 作者:黄元 点击:次 所属专题: 铝热反应
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一、有关概念:
铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、、、MnO2等)在高热条件下发生的化学反应。铝粉和这些金属氧化物的混合物称为铝热剂。
二、反应原理:
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe、8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe、
2Al+Cr2O3Al2O3+2Fe、10Al+3V2O55Al2O3+6V、
4Al+3MnO22Al2O3+3Mn
三、反应特点:
该反应在高温下进行,反应迅速,并放出大量的热。
铝热反应能够进行的原因,一是Al是强还原剂,二是该反应能放出大量的热使铁熔化而分离。
四、实验操作:
1、取一张圆形滤纸,倒入氧化铁粉末,再倒入铝粉。
2、将两者混合均匀。用两张圆形滤纸,分别折叠成漏斗状,将其中一个取出,在底部剪一个孔,用水润湿,再跟另一个漏斗套在一起,使四周都有四层。
3、架在铁圈上,下面放置盛沙的蒸发皿,把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中,上面加少量氯酸钾,并在混合物中间插一根镁条,然后点燃镁条。
五、实验现象:
点燃镁条后,可以看到镁条剧烈燃烧,放出一定的热量,使氧化铁粉沫和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应,放出大量的热,同时纸漏斗被烧穿,有熔溶物落入沙中,待熔溶物冷却后,除去外层溶渣,仔细观察,可以看到,落下的是铁珠。
六、实验操作注意事项:
1、Al粉和Fe2O3粉必须是干燥的,Al粉要用未被氧化的,否则,反应难以进行。
2、纸漏斗要厚一些,并事先用水润湿,以防燃烧。
2、承接生成物的蒸发皿内要垫适量细沙,一是防止蒸发皿炸裂,二是防止熔融的固体溅出伤人。
3、Fe2O3和Al粉的质量比要控制在3:1左右,且要混合均匀,以保证Fe2O3和Al都能完全反应。
七、应用:
1、焊接钢轨:当铝粉跟这些金属氧化物反应时,产生足够的热量,使被还原的金属在较高温度下呈熔融状态,跟形成的熔渣分离开来,从而获得较纯的金属。
2、定向爆破:定向爆破是指在地基的钢筋混处安放铝热剂,引燃后产生的温度高达2500-3500℃,使钢筋熔断,楼体倒塌。
3、冶炼难熔的金属,如钒、铬、锰等。
八:有关习题:
1、可以和铝粉发生铝热反应的是:( )
A、氧化钠 B、镁粉 C、氧化钨 D、硫粉
2、铝热剂中铝的作用是:( )
A.催化剂 B.氧化剂 C.还原剂 D.填充剂
3、下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是:( )
A.用电解熔融三氧化二铝的方法得到活泼金属铝
B.直接利用热分解法加热铁矿石炼铁
C.用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬
D.利用热分解法直接加热HgO得到金属Hg
4、铝热反应说明了 :( )
A、铝的还原性大于铁,且反应时放出大量的热
B、铝比铁熔点低
C、铁、铝易形成合金
D、反应需要加热,所以铝热反应是吸热反应
5、用铝热法还原下列化合物,制得金属各1mol,需消耗铝最少的是:( )
A、MnO2 B、WO3 C、CO3O4 D、Cr2O3
6、把Al和Fe3O4粉配成铝热剂,分成两等份,前一份在高温下恰好完全反应,然后将生成物与足量的盐酸充分反应,后一份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成气体的物质的量之比为( )
A.1︰3 B.9︰8 C.3︰4 D.4︰3
7、为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验。
⑴ 若取a g 样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是___________________________________。样品中铝的质量是________________G。
⑵ 若取a g 样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是:________________,氧化铁和铝的质量比是_______________。
⑶ 待⑵中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为C L,该气体与⑴中所得气体的体积比C: b=__________________
8、某教科书对“铝热反应”实验的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”,“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。已知:Al、Fe的熔点、沸点数据如下:
物质 | Al | Fe |
熔点(℃) | 660 | 1535 |
沸点(℃) | 2467 | 2750 |
(1)某同学猜测,铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是:该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,所以铁和铝能形成合金。你认为他的解释是否合理? (填“合理”或“不合理”)。
(2)根据已有知识找出一种验证产物中有Fe的最简单方法: 。
(3)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的熔融物中含有金属铝。
请填写下列表格:
所用试剂 | |
实验操作及现象 | |
有关反应的 化学方程式 |
参考答案:
1、C 2、C 3、B 4、A 5、C 6、C
7、⑴2Al + 2NaOH + 6H2O ==2Na[Al(OH)4] + 3H2↑,9b/11.2
⑵2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3,80:27
⑶2:3
8、(1)合理
(2)用磁铁吸引,若能吸附,说明有铁生成
(3)NaOH溶液、取少量样品放入试管,加入NaOH溶液,若有气泡产生,说明该熔融物中有铝。
2Al + 2NaOH + 6H2O ==2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
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