某化學(xué)興趣小組同學(xué)在中國人民革命軍事博物館里看到了展品中有被燒熔在一起的美軍鋼盔、卡賓槍,詢問老師后得知是鋁熱反應(yīng)所致。小組同學(xué)對鋁熱反應(yīng)原理產(chǎn)生了興趣,并對鋁熱劑的成分進(jìn)行了如下探究。
【查閱資料】①鋁熱劑是鋁粉和難熔金屬氧化物的混合物,最常見的組合是鐵鋁熱劑;
②鋁可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng),反應(yīng)過程中有氫氣生成;
③鋁熱反應(yīng)能得到新的金屬單質(zhì)和金屬氧化物;
④四氧化三鐵能被磁鐵吸引,氧化鐵、氧化亞鐵均不能被磁鐵吸引。
【提出問題】鐵鋁熱劑中鐵的氧化物是什么?
【作出猜想】甲:Fe2O3;乙:Fe3O4;丙:Fe2O3、Fe3O4。
【實(shí)驗(yàn)探究】
實(shí)驗(yàn)操作 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
步驟1:取一定量的樣品于試管中,加入足量的氫氧化鈉溶液 |
產(chǎn)生氣泡 產(chǎn)生氣泡 ,部分固體溶解 |
鐵的氧化物為Fe2O3 |
步驟2:將步驟1中反應(yīng)后的混合物過濾,取少量烘干后的濾渣研碎,用磁鐵充分吸引 |
濾渣不能被吸引 濾渣不能被吸引
|
【討論交流】步驟1中加入足量的氫氧化鈉溶液,而不加入稀鹽酸或稀硫酸的目的是
防止除去鋁的同時(shí)除去鐵的氧化物
防止除去鋁的同時(shí)除去鐵的氧化物
。
【質(zhì)疑】有同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論不嚴(yán)謹(jǐn),鋁熱劑中可能還含有FeO.于是為了進(jìn)一步驗(yàn)證鐵的氧化物,同學(xué)們設(shè)計(jì)圖1所示的裝置進(jìn)行探究(實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間氮?dú)?,排盡裝置內(nèi)的空氣)。
【數(shù)據(jù)記錄】稱取步驟2中得到的濾渣mg在A裝置中充分反應(yīng)后,測得A裝置中減少的質(zhì)量為ng。
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過計(jì)算得出鐵鋁熱劑中鐵的氧化物是Fe
2O
3則n=
0.3m
0.3m
(用含m的式子表示)。
【拓展遷移】(1)本實(shí)驗(yàn)的鋁熱劑樣品在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng),其反應(yīng)的化學(xué)方程式為
。
(2)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)點(diǎn)燃鎂條,觀察到鎂條劇烈燃燒,放出大量的熱,發(fā)出耀眼的光芒,紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中,其中氯酸鉀的作用是
分解產(chǎn)生氧氣,使鎂條劇烈燃燒,提供高溫環(huán)境
分解產(chǎn)生氧氣,使鎂條劇烈燃燒,提供高溫環(huán)境
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