16.某化學(xué)興趣小組同學(xué)在中國(guó)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(duì)鋁熱反應(yīng)原理產(chǎn)生了興趣,并對(duì)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 |
,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 |
|
【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
。
【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?cè)O(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)猓疟M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(cè)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=
(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
。