鋁熱反應實驗改進

1 .教材實驗的不足

高中化學教材鎂和鋁的性質中關於鋁熱反應的演示實驗, 從課堂教學實踐及實施演示實驗效果來看, 我認為存在以下不足:

實驗過程中, 紅熱現象因濾紙的遮擋、燃燒而形成大量的煙, 反應速率過快使學生不易觀察清楚, 並且熔化的鐵珠四濺, 極易出事故。

2 .實驗改進的優點

基於以上原因我對原實驗進行了改進。改進後的實驗由於試管透明, 當反應開始後, 學生可以清楚地觀察到:

①整個紅熱過程及鐵水的生成和自上而下的熔化流動;

②紅熱的鐵水將部分埋在鋁熱劑中的鐵釘焊接在一起;

③實驗過程中無鐵珠迸濺發生。

3 .實驗改進裝置圖( 圖1)

圖1 .. 鋁熱反應實驗裝置圖

4 .實驗用品

蒸發皿、鐵架臺( 帶鐵圈) 、小試管( 尺寸: 10cm x 10mm) 、3cm- 4cm 長的鐵釘( 或10 號鐵絲) 、氧化鐵粉末、鋁粉、鎂條、氯酸鉀( 用研缽研細) 、酒精棉球( 或直衝式打火機) 、砂子、燒杯、藥匙、坩堝鉗、鑷子、剪刀、火柴、砂紙、水、釘錘。

5.實驗步驟

①將盛滿砂( 用水潤濕) 的蒸發皿架在鐵架臺的鐵圈上( 調整適當高度便於學生觀察) 。

②在一小試管( 10cm x 10mm) 內裝入1/3- 1/2 乾燥的砂子。

③在試管內沿縱向中心線兩側用鑷子向砂內各傾斜向下插入一支去掉釘帽的鐵釘( 將鐵釘約1/4 部分留在砂外並用鑷子將其靠緊) 。

④在砂子上面裝滿按質量比7:2 已混合均勻的氧化鐵粉末和鋁粉並敦實。

⑤在裝滿藥品後的小試管上部放入少量氯酸鉀粉末( 用小藥匙將氯酸鉀與表面藥品略為混合) , 並在小試管上部插入一小根( 約3cm) 用砂紙打亮的鎂條, 將裝好藥品的小試管豎直插入盛砂( 用水潤濕砂子便於試管的固定) 的蒸發皿中。

⑥用酒精棉球( 或直衝式打火機) 點燃鎂條。

⑦反應完成後, 用坩堝鉗夾住小試管的一端並將其敲斷( 或趁熱在砂與紅熱介面處滴加少量水) , 倒出砂子並取出( 用釘錘敲掉粘在鐵塊外面的玻璃) 已焊接在一起的兩支鐵釘。

6.實驗注意事項

①裝藥品的試管尺寸不宜過大, 防止反應中熔融物燒漏試管而使鐵水大量外流。

②氯酸鉀要適量, 防止產生大量氣體而引起劇烈噴射。

③蒸發皿的直徑要大於10cm, 也可以用裝砂的盤子或碗等其它物品代替蒸發皿。

④由於各地砂子的品質有所不同, 建議將準備裝入試管的砂子事先用鹽酸浸泡後晾乾或烘乾後使用（防止因砂子中混有少有石灰石在高溫下產生氣體而引起熔化的鐵水向外噴濺）。

⑤將藥品的配比由原課本中的5:2改為7:2的理由是：鋁熱反應較為劇烈，溫度可達2000℃以上，而三氧化二鐵在1400℃以上時可發生如下反應：

為了防止反應過程中因產生氧氣而引起熔化的鐵水向試管外噴濺, 所以適當減少還原劑鋁粉的用量, 其目的是適當降低反應的劇烈程度, 防止溫度過高。