改进铝热反应实验

铝热反应实验的改进

合阳中学高一备课组

一、问题的提出

高中化学课本中关于铝热反应的演示实验，红热现象因滤纸的遮挡、燃烧生成大量的烟、反应速率过快而使学生不易观察清楚，并且铁珠四溅，容易发生事故。

改进一、

药品:把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀后，上面再加氯酸钾、无水乙醇。

实验仪器:铁架台(带铁夹)、粉笔（上面用小刀刻有小槽）、火柴、烧杯、磁铁。实验步骤：1、取一根粉笔（上面用小刀刻有小槽）浸泡在内盛无水乙醇的烧杯中，几分钟后取出待用。2、取把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀后，上面再加氯酸钾的药品加在粉笔槽中，点燃粉笔，引发反应。

反应装置图：

创新点：改进了仪器和操作，用要量少。但实际操作中粉笔易被烧断，而且药品也易飞溅，比较危险，特别是易伤前排学生，操作不安全，反应也不明显，特别是用磁铁吸铁时量太少，看不清。最终改进一，因不安全，现象不明显而失败，建议所有改进实验必须以安全为前提,并且要绿色环保。

改进二、

一、仪器和药品

蒸发皿、铁架台（带铁圈）、小试管（10cm×10mm）、3－4cm长的铁钉、氧化铁、铝粉、氯酸钾（研细）、酒精棉球（或直冲式打火机）、砂子、烧杯、药匙、坩埚钳、镊子、剪刀、火柴、砂纸、水、钉锤。

二、实验装置

三、实验步骤

1．将盛满砂子（用水润湿）的蒸发皿架在铁架台的铁圈上。

2．在小试管内装入1/2-1/3干燥的砂子。

3．用镊子向砂中插入两支去掉钉帽的铁钉（如图示），将铁钉约1/4部分留在砂外并用镊子将其靠紧。

4．在砂子上面装满按照质量比为7：2混合均匀的氧化铁粉末和铝粉，并墩实。5．在装满药品后的小试管上部放入少量氯酸钾粉末（用药匙将氯酸钾与表面药品略为混合），并在小试管上部插入一根（约3cm）打亮的镁条。将小试管竖直插入盛有砂的蒸发皿中。

6．用酒精棉球（或直冲式打火机）点燃镁条。

7．反应完全后，用坩埚钳夹住小试管的一端并将其敲断（或趁热在砂与红热界面处滴加少量水），倒出砂子并取出已焊接在一起的两支铁钉。

四、注意事项

1．试管尺寸不易过大，防止熔融物烧漏。

2．氯酸钾要适量，防止产生大量气体引起喷射。

3．蒸发皿的直径应大于10cm，也可用盘子、碗等其他物品代替。

4．由于各地的砂子品质有所不同，建议实验前先用盐酸浸泡后晾干在使用，防止砂子中混有少量的石灰石在高温下产生气体引起铁水溅出。

5．铝热反应剧烈，温度可达2000℃以上，三氧化二铁在1400℃以上可发生以下反应：6Fe2O3→4Fe3O4＋O2↑

为了防止反应过程中产生氧气引起铁水溅出，所以适当减少还原剂铝粉的用量（由教材中的5：2改为7：2），以减缓反应的剧烈程度。

五、本实验的特点

由于试管透明，当反应开始后，学生容易观察以下现象：

（1）整个红热过程以及铁水生成和自上而下的熔化流动；

（2）红热的铁水将部分埋在铝热剂中的铁钉焊接在一起；实验过程中无铁珠迸溅。经过多次试验以及课堂演示，成功率和安全性都有保证。

改进三(借鉴,出处溆浦县第二中学李远报)

实验设计目的：

1 提高铝热反应的主反应现象，

2降低实验时对教室的污染，

3减少实验时对人、物损害的可能性

实验设计思路及过程：

铝热反应实验,是高中化学课本中的重点实验

之一,然而现行教材所设计的实验（如右图），存在

以下的明显不足:

1.反应过程中产生大量白烟,久久不能散去,严重地污染了教室环境;

2.该装置用来接收实验残渣的蒸发皿，根本就不能接大量的高温残渣，因而高温残渣大部分散落在讲台桌面上，损毁了学校财产，炸裂蒸发皿。

3.反应过程中火星四射,融化物飞溅,非常容易造成人身伤害;

4.反应过程中一部分学生离的较远,影响学生的观察。

5.用镁带点燃较难，要除热氧化膜，得有耐心和细心。点燃后产生的白光容易分散学生的注意力。将其当成本实验的主要现象。

因而本人将实验作了如下改进：

本装备对高中化学课本中的原装置的改进之处如下

1、图中用到了防烟罩；

高中化学课本中原实验在敞开的纸质漏斗中进行，经常弄得教室烟尘飞扬，

不但严重污染了环境，还严重地干扰了课堂秩序。

上图改进装置中用到了防尘罩（见右图），

这是本人用塑料瓶制做的，没有下底，而且石

棉铁丝网可透气，起到防气流冲走的作用。这

样铝热反应有了一个“家”，使反应在可控范围

内进行，不会在教室造成很大的烟尘且长时间

不能散去。更不会对前排学生造成意想不到的

伤害。

2.点火方式已经改进

本实验在高中化学课本中原来用镁带点燃，存在很大不足，①镁带外表有较多的氧化膜，要耐心细致的用砂纸去除氧化膜，一旦运

到天气较冷的话点火很困难，②点燃后镁带燃烧的强光在主要反应发生前就转移了学的注意力。要花费很多口舌跟学生解释。

改进后装置的点火方是：KMnO4-甘油法：

将氧化铁粉末和铝粉按教材中的比例混合均匀，装在如下图示的纸漏斗中（事先将下口用干纸片挡住混合粉）然后在混合粉粉末上方压一小凹槽，再在上面凹槽中加入1克左右的KMnO4粉末如图一，罩上防烟罩见图二，。

在防烟罩上塞上带有事先吸有甘油的胶头滴管待用，全部组装好后，挤压滴管让甘油滴落到KMnO4上，KMnO4与甘油反应产生高温引发铝热反应。

3.接渣的蒸发皿改用水槽装细砂

改进前课本中原来用蒸发皿接渣，太小，根本就装不了，反应时产生的高温残渣及产物洒满整个讲台烧毁油漆。甚至使蒸发皿炸裂，弄脏环境。

改进后用的是水槽，比较大，整个实验都在其盛装范围内，不会将高温残渣及产物洒到桌面污染教室。

4. 改进前课本中原来反应过程中火星四射,融化物飞溅,非常容易造成人身伤害;反应过程中一部分学生离的较远,影响学生的观察。改进后本人就能很好的解决这些问题，使学生近距离非常安全而清楚地观察实验。

5改进用到石棉网，将石棉刮