铝热反应[精选].doc

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。 　　可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应。　铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应 其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。 实验原理　镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态。但是，氯酸钾不能用高锰酸钾代替，因为高锰酸钾为强氧化剂，高温会和强还原剂镁反应爆炸。 　　实验反应化学方程式: 　　氧化铁: 　　2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 　　四氧化三铁: 　　8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe 　　二氧化锰: 　　4Al+3MnO2=2Al2O3+3Mn 　　五氧化二钒： 　　10Al+3V2O5=6V+5Al2O3 　　(反应条件都为高温) (铝热反应配平技巧：取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为4，Fe为9）实验操作：1.取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁粉末，再倒入2克铝粉。 　　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，点燃镁条，观察发生的现象。 　　4.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，有熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以看到，落下的是铁珠，这个反应叫铝热反应。反应生成铁和氧化铝。 　　利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质,工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物,这类反应被称为铝热反应. 　　例如,在焊接铁轨时,人们常将铝粉与氧化铁的混合物点燃,由于反应放出大量的热,置换出的铁以熔融态形式流出.让熔融的铁流入铁轨的裂缝,冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起. 此外，铝热反应还可以表示铝元素置换其他金属元素（如锰等）的氧化物置换出该金属元素。实验注意事项:首先，铝热反应有一定的危险性，如果没有较好有效的防火和耐高温措施，不适合在家里或房间里做该实验，否则容易造成化学烫伤，化学爆炸等事故。如果对铝热感兴趣，可以选择室外或者安全的有防火措施的房间进行实验，并建议用氧化铁作为金属氧化物，并严格控制反应物量的大小，建议铝粉可稍微过量，以使金属氧化物完全反应。在使用镁条时请注意，镁条必须打磨光亮，并且要10厘米左右，太短热量不够，太长燃烧时间太长，并造成浪费。建议不要在承接容器中加水，否则水高温分解的氢气容易产生化学爆炸。切忌在反应物附近放可燃物，易燃物或玻璃等易爆物品。当用氯酸钾作氧化剂时，切不可加大剂量，否则会引起物理爆炸和化学爆炸，在点燃反应物之前，先撤离周围人员，并保持一段距离。 　　在点燃镁带时，可使用高温打火机，喷火枪或酒精灯。发现镁条逐渐变黑和闪火星时，说明镁条已经吸收了够多的热量，马上要燃烧了，这时要继续加热，并准备撤离。点燃镁带后，要赶快离至适合的距离，实验者必须戴墨镜或防强光的设备观察实验现象，以防止被铝热反应的强光灼伤眼睛。绝对不允许在反应物旁观察反应现象。反应时，会有900～1500的高温的金属熔融物喷出，这时要隔离周围人员，不得靠近。反应结束后，不可用水浇灭，要等其自然冷却。 　　进行反应时，容易造成剧烈反应的金属氧化物，如二氧化锰等，建议不要用相机进行拍摄，如需拍摄分析，最好用耐强光的镜头，或在镜头上装上黑色胶片等。 冷却结束后，可看见被还原的金属，该金属可收藏或再使用。【应用】　　1、冶炼难熔的金属 　　2、焊接钢轨等大截面钢材部件 3、军事上可以制作铝热弹等强杀伤性的武器铝暖剂是把铝粉和氧化铁粉末按一定比例配成的混合物，当用引燃剂点燃，反应猛烈进行，得到氧化铝和单质铁并放出大量的暖，温度可到3000，能使生成的铁熔化。 这个反应叫做铝暖反应，反应生成Al2O3和Fe。 铝热反应原理可以应用在生产上，例如焊接钢轨等。用某些金属氧化物（如V2O5、Cr2O3、MnO2等）代替氧化铁，也可以做铝暖剂。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，