有关“铝热反应”的若干问题

有关“铝热反应”的若干问题

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

Al2O3＋2Fe、8Al＋

＋9Fe、

2Al＋Cr2O3

Al2O3＋2Fe、10Al＋3V2O5

＋6V、

4Al＋3MnO2

＋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、架在铁圈上有关“铝热反应”的若干问题，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、纸漏斗要厚一些铝热反应的操作，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粉配成铝热剂铝热反应的操作，分成两等份，前一份在高温下恰好完全反应铝热反应的操作，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。

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 ＋ 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有关“铝热反应”的若干问题，加入NaOH溶液，若有气泡产生，说明该熔融物中有铝。

2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H2O ==2Na ＋ 3H2↑