铝热反应实验的绿化环保创新进一步改进

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摘要：源于人教版高中化学课本中“铝热反应的演示实验”，燃烧生成大量的烟、红热现象因滤纸的遮挡不明显、反应速率又过快而使学生不易观察清楚，并且铁珠四溅，容易发生事故。在分析铝热反应的不足之后，结合已有的经验，对实验的装置和引燃进行了改进。进而使实验达到成功率比较高而且绿色环保的目的。

关键词：铝热反应；实验改进：绿色环保

中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0266-02

在几年的教学工作中，笔者深刻感到化学实验在化学教学的必要性和重要性，但同时也感到有些实验存在一些不足，比如有的实验现象不明显，能见度很低，说服力不强，课堂演示效果差。所以对高中化学课本中铝热反应的演示实验我们提出自己的一些想法。在实际的课堂演示实验中，实验装置需要当堂处理，此装置属于临时反应装置，即两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，在装置中加完药品，学生只能体会到药品在装置中，不能明确是何状态，不如平时使用的透明玻璃仪器；在反应过程中，药品在仪器内的变化、发生的实验现象不明显，实现开始后，只是看到镁条剧烈燃烧，反应过程中放出大量的热，有耀眼的白光；实验结束后，“有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。”在实际的演示实验中，实验结束后，我们用磁铁去吸引生成的铁珠，并不容易找到。实验过程中，放出的热量往往会引燃滤纸，产生浓烟，使教室内空气受到污染。因此结合同行们对铝热反应的创新改进，笔者在目前的教学中，采用如下的演示实验，效果比较明显，并且绿色环保。

1.实验仪器和用品：

平底小试管（10cm×10mm）、3-4cm长的铁钉、铝热剂（Fe2O3、A＼l粉）、砂子、药匙、镊子、剪刀、钉锤、坩埚钳、水、引燃剂（KmnO4、Mg）、甘油。

2.实验原理：2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe

3.实验装置：

4.实验步骤：

（1）配置按质量比为5：2铝热剂。

（2）在平底小试管里加入1/2-1/3干燥的砂子。

（3）用镊子向把两支去掉钉帽的铁钉插入砂中（见图），并将铁钉大约1/4部分留在砂外然后用镊子将铁钉靠紧。

（4）把混合均匀的铝热剂按照质量比为7：2铺在砂子上面装满，并墩实。

（5）在装好的铝热剂上撒上质量比为5：1的引燃剂，将引燃剂堆成锥形，在奇顶部压一小坑，便于加甘油，将小试管竖直插入盛有砂的蒸发皿中。

（6）在引燃剂上滴上4—5滴甘油，引发反应。可同时用喷雾器向空气中喷洒水雾，以防止教室出现过多烟雾，等15秒左右反应就开始。

（7）在反应完全以后，把平底小试管的一端用坩埚钳夹住并将其敲断（或者趁热把少量水滴加在砂与红热界面处），把砂子倒出并取出已焊接在一起的两支铁钉。

5.注意事项：

（1）平底试管尺寸不要太大，以防熔融物烧漏。

（2）基于砂子品质不同，为了防止砂子中混有少量的石灰石在高温下产生气体导致铁水溅出，所以实验前先用盐酸浸泡后晾干在使用。

（3）配置铝热剂时，由于Fe2O3易吸潮需烘干，铝热剂混合必须均匀，防止结块。

（4）为了防止反应过程中产生O2引起铁水溅出进而减缓反应的剧烈程度，我们把还原剂铝粉的用量（由教材中的5：2改为7：2）。

（5）铝热反应非常剧烈，温度高达2000℃以上，三氧化二铁在1400℃以上可发生以下反应：6Fe2O34Fe3O4+O2有气体产生很危险。

6.实验的好处：

（1）不使用滤纸而改用玻璃试管的关键在于反应过程中现象的观察。由于试管透明，当反应开始后，学生容易观察以下现象：①三氧化二铁和铝粉在高温下发生剧烈反应。透过透明的试管，很明显的看到反应物在试管内由上而下的反应过程，放出的热使还原出来的铁熔化，在实验结束后能明显看到红热的铁的生成。整个红热过程以及铁水生成和自上而下的熔化流动，使学生能明确感受到反应放出的热量，而不仅仅是耀眼的白光。②部分埋在铝热剂中的铁钉被炙热的铁水焊接在一起；在实验过程中无铁珠迸溅，待冷却至室温，取出事先埋入细沙中的两颗铁钉，会发现两个铁钉焊接在一起，足以说明反应中产生了单质铁，同时也让学生体会到了铝热反应的用途——焊接铁轨。经过多次试验以及课堂演示，成功率和安全性都有保证达到绿色环保的要求。

（2）用引燃剂（KmnO4、Mg），甘油来引发反应，方便而无光污染；在反应中用喷雾可有效降低实验的烟雾，达到了绿色环保的目的。

（3）不使用铁架台，简化了装置，平底试管可以固定在许多地方（如废弃的易拉罐经过简易处理），不受实验环境的限制，携带方便；可以用于演示实验，也可以用于学生在教室内的分组试验。

（4）为了检验是否有Fe的生成我们在细沙和药品间埋了铁钉，不仅简化了操作过程，而且现象更直观的观察出来。

（5）平底试管内干净的细沙起填充物的作用，这样起到固定铁钉的作用；同时可以节约药品，使可见的实验现象明显。

参考文献：

[1]王屹.铝热反应的实验改进[J].化学教学，2010，（9）.

[2]郑志信.铝的性质中几个反常现象的探讨及实验改进[J].中学化学教学参考，2010，（5）.

[3]林敏.铝热反应实验的改进[J].化学教学，2009，（7）.