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铝热反应的实验原理 操作步骤 铝热反应的应用

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摘要: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(如三氧化二铁、三氧化二铬、二氧化锰等)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。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金属氧化物和铝粉的反应。下面来了解一下铝热反应的具体知识。

一、铝热反应的实验原理

热反应的原理,是单质在高温的条件下进行的一种氧化还原反应,体现出了铝的强还原性。由于氧化铝的生成焓(-1645kJ/mol) 极低,故反应会放出巨大的热,甚至可以使生成的金属以熔融态出现。另一方面,反应放出大量热使铝熔化,反应在液相中进行使反应速率极快,短时间放出极大量的热。铝热反应的剧烈程度,由金属离子氧化性所决定。据估计,500克铝热剂(成分是氧化铁和铝)会在30秒内燃烧殆尽。

表达式:2yAl 3MxOy=高温=yAl₂O₃ 3xM(M为金属元素)

实验反应化学方程式:

氧化铁:2Al Fe2O3==高温==2Fe Al₂O₃

四氧化三铁:8Al 3Fe3O4==高温==9Fe 4Al₂O₃

二氧化锰:4Al 3MnO2==高温==3Mn 2Al₂O₃

五氧化二钒:10Al 3V2O5==高温==6V 5Al₂O₃

氧化铬:2Al Cr2O3==高温==2Cr Al₂O₃

二、铝热反应的实验操作

1、将氧化铁和铝粉按照体积比3:2混合均匀制成铝热剂,装入容器内。

2、取少量氯酸钾充分研碎,撒到铝热剂顶部。

3、取一根10cm左右的镁条,用砂纸打磨干净,插入铝热剂顶部。

4、引燃镁条,戴好墨镜,以防闪光伤眼。

5、在铝热剂下放一些废铁,可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化,变成炙热、亮黄色的铁水,非常壮观。

注意安全。实验现象:镁条剧烈燃烧,放出大量热能,使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应。最终生成液态的铁和氧化铝。

三、铝热反应的应用

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,还可以用作破坏敌军器材。

4、传统的烟火剂。

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