铝热反应实验

实验目的

认识铝的强还原性,掌握铝热反应的原理、操作和现象。

实验原理

高温下铝能夺取氧化铁中的氧,生成氧化铝和铁,同时放出大量热,使生成的铁呈熔融状态:Fe₂O₃ + 2Al =高温= 2Fe + Al₂O₃。镁条燃烧(氯酸钾助燃)提供引发反应所需的高温。铝也能与 Fe₃O₄、MnO₂、Cr₂O₃ 等发生类似反应。

实验器材

• 铝粉
• 氧化铁粉末
• 氯酸钾
• 镁条
• 纸漏斗(底部留小孔)
• 铁架台(带铁圈)
• 蒸发皿
• 细沙
• 火柴
• 护目镜

实验步骤

1. 取铝粉与氧化铁粉末,按需要混合均匀。
2. 用滤纸做成纸漏斗,底部留小孔,放在铁圈上。
3. 漏斗下方放蒸发皿,皿内铺满细沙。
4. 把混合物装入纸漏斗,撒少量氯酸钾,插入镁条。
5. 戴好护目镜,点燃镁条后迅速退到安全距离。
6. 观察现象,待冷却后从沙中取出生成物。

实验现象与结论

镁条燃烧发出耀眼白光,引发混合物剧烈反应,放出大量热,火花四溅,熔融物落入沙中。冷却后得到灰黑色的铁珠,能被磁铁吸引。说明铝能把铁从氧化铁中置换出来,铝具有较强的还原性。

注意事项

• 务必戴护目镜,与反应装置保持足够距离。
• 蒸发皿内要铺足量细沙,防止熔融物烫坏桌面。
• 氯酸钾用量要少,不可与可燃物研磨混合。
• 反应时不要近距离俯视,不能用水浇灭熔融物。

常见问题

铝热反应为什么要加镁条和氯酸钾?

反应需要高温引发。镁条燃烧放出大量热,氯酸钾受热放出氧气助燃,使温度达到反应所需。

铝热反应有什么用途?

可用于焊接钢轨,也可用来冶炼铬、锰等难熔金属。