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有关“铝热反应”的若干问题

来源:未知作者:黄元 点击:所属专题: 铝热反应
一、有关概念: 铝与某些金属氧化物(如 Fe 2 O 3 、 Fe 3 O 4 、Cr 2 O 3 、V 2 O 5 、、 、MnO 2 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 +Fe 2 O 3 Al 2 O 3 +2Fe、8Al+3Fe 3 O 4 4 Al 2 O 3 +9Fe 、

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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+Fe2O3有关“铝热反应”的若干问题Al2O3+2Fe、8Al+3Fe3O4有关“铝热反应”的若干问题4Al2O3+9Fe、

2Al+Cr2O3有关“铝热反应”的若干问题Al2O3+2Fe、10Al+3V2O5有关“铝热反应”的若干问题5Al2O3+6V、

4Al+3MnO2有关“铝热反应”的若干问题2Al2O3+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、铝易形成有关“铝热反应”的若干问题合金

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 有关“铝热反应”的若干问题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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