范文一:铁铜和硫反应实验教案
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铁铜和硫反应实验教案
1 提出问题
在现行人教版高中化学教材中叙述到“加热时,铁还能与硫反应” ,1
,。对该实验的研究资料比较多,但这些研究结果中存在反应物铁与硫的质量比不清楚,2,3,、混合物质量不准确,2,4,、实验的危险性描述过度,2,3,5,等问题。为此,在参考他人研究成果的基础上,在对这个实验进行验证和研究的过程中,发现实验中取用的铁与硫混合物质量较大和反应结束后的冷却方式是引起试管炸裂的主要原因,而SO2的产生来自试管的炸裂。笔者从减少实验药品的用量出发,使反应能够在普通小试管中进行,克服了该实验过程中试管炸裂和产生SO2等“危险”,取得了很好的实验效果。
实验内容
2.1 实验用品
试管,酒精灯,试管夹,铁粉,硫粉,品红溶液、药匙,托盘天平,棉花,火柴。
2.实验步骤
2.2.1 铁与硫的质量比和混合物质量对试管的 影响
根据铁与硫反应理论比14?8,为了实验过程中红热现象更明显,将硫的量适当过量。分别按照铁与硫的质量比
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14?8、14?9、14?10、14?12、14?14称取药品,分别在
纸上混合均匀后,再分别称取混合物样品0.1~0.g,分别装入试管中,在酒精灯上加热至反应结束,放在石棉网上冷却并观察试管炸裂情况,将结果记录于表1中。
2.2.冷却方式对试管的影响
分别按照铁与硫的质量比14?8、14?9、14?10、14?12、14?14称取药品,分别在纸上混合均匀后,再分别称取0.1~0.g混合物样品各2份,分别装入普通小试管中,一份在酒精灯上加热,反应结束立即放在石棉网上冷却;另一份反应结束后,继续加热几秒钟后再移出火焰,并在空气中停留一段时间后
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学生:
________ 教师:_________ 时间:______年___月___日___________段
专题从矿物到基础材料
第二单元 铁、铜及其化合物的应用
从自然界获取铁和铜
课题整理人郭贞贞 授课人 时间
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1、了解铁、铜的在自然界的主要存在形式。
2、了解铁、铜常见的冶炼方法,掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。
3、从人类认识利用金属的历史引入,过渡到铁、铜的冶炼方法。
4、认识化学与人类生产、生活的密切关系。
铁、铜的冶炼。
铁、铜的冶炼。
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范文二:硫中毒对载钯的 氧化 铝 催化剂 上甲烷 氧化 反应的影响
硫中毒对载钯的 氧化 铝 催化剂 上甲
烷 氧化 反应的影响
Tai-ChiangYu,HenryShaw
资料来源:Appl.Catal.B:Environmental18(1998)105-114
摘要
本文中探讨了硫对用于甲烷氧化的PdO/γ-Al2O3催化剂失活的影响。100??400?范围内PdO失活的机理为硫的参预引起的。H2S会由于形成Al的硫酸盐而致使PdO/γ-Al2O3催化剂中毒。随温度从100?升至400?,H2S沉积量逐渐增多,引起催化活性的持续降低。TGA分析结果显示:PdO会促进H2S与γ-Al2O3之间的反应,通过FT-IR检测,发现中毒催化剂发生了表面硫化,生成了SO42-基团,并导致其BET表面积降低了25%。由于形成的Al2(SO4)3使CH4的氧化反应从表面反应控制变为了孔扩散控制,从而引起了中毒催化剂上该反应活化能的降低。经600?的H2处理可从中毒催化剂的表面去除大量的硫化物和硫酸盐,从而使催化剂的初活性得以大量恢复。
1、简介
在氧化性气氛中钯的抗烧结能力比铂要好。由于其对甲烷氧化反应的高活性,钯正在被用于从天然气燃料发动机中排出的未燃甲烷的氧化。甲烷是比二氧化碳更严重的温室气体,故必须予以消除。另外钯还被考虑用作发电厂燃气透平排出的未燃甲烷的氧化。
在气体喷燃过程中,N2的高温氧化生成的NOx成为大气环境中的氧化剂从而引起人类健康问题,但是通过催化作用引发的甲烷及其它HC化合物的氧化可产生的NOx则非常少,原因是该反应可在非常低的温度下进行。
燃气发动机进气流中会含低浓度的硫化物杂质,随后在进入汽车催化转化器的气流(排放的废气)中也含硫化物。尽管与贱金属催化剂相比,贵金属受硫
的影响要小,但这些硫化物仍会引起贵金属催化剂的中毒。已有许多文献描述过铂催化剂的硫中毒,但硫中毒机理尚未研究透彻。
Deng等人[Appl.Catal.A:101(1993)51]研究了在负载型钯、铑和铱催化剂上甲烷氧化反应的硫中毒、再生及相关的现象,指出:H2S的存在会降低甲烷氧化用三组分贵金属催化剂的活性,直接的原因是在反应条件下H2S因吸附及氧化形成了硫酸盐。铱催化剂即使在高温(500?)时也显示了相当的活性,且受气流中200vppmH2S的影响非常小。
Hoyos等[Appl.Catal.A98(1993)125]研究了在γ-Al2O3和SiO2上载Pd催
?时,H2S对CH4氧化的影响。指出:γ-Al2O3催化剂的失活速率较化剂在400
低,原因是SO42-盐产物主要沉积在载体物相中。同时,经红外光谱分析证明存在PdSO4物相,但在Pd/SiO2的表面经XRD检测未检出PdSO4的存在。但进一步的数据证实,需进行硫中毒对CH4氧化的动力学研究。
γ-Al2O3催化剂的影本次研究的目的是量化硫中毒对用于CH4氧化的Pd/
响,并探索这一反应的催化动力学。
2、试验过程
实验室评价采用含4wt.%PdO的、负载于γ-Al2O3粉末上的催化剂。催化剂粉的粒度分布为小于200目(75μm)以减小传质阻力。催化剂的堆密度为0.282g/cm3,BET表面积为67m2/g。所用试验催化剂由Engelhard提供,系采用象硝酸钯溶液湿法沉积这样的标准催化剂制备工艺制造的,然后经120?烘干及500?、2小时煅烧(在空气中)。
3、试验结果及讨论
3.1H2S对CH4氧化的影响
在4%PdO/γ-Al2O3上400?时的CH4的催化空气氧化反应,当进气流中无H2S时,活性是稳定的;但当80vppmH2S被引入气流中后,活性持续下降,经390分钟H2S毒化后,停止向气流中添加H2S,此时CH4转化率可从11.9%恢复至23.1%,但难以恢复到新制催化剂的水平,只能达到一个新的活性稳态。这一结果说明Pd催化剂的H2S中毒具有不可逆性。
在其它试验中,约0.3克的催化剂置于含80vppmH2S的空气中处理24小时。当采用100?200?较低温度处理后,催化剂的颜色从新制样的黄褐色变成了黑色;当采用300?400?较高温度处理后,催化剂又变回到新制样那样的黄褐色。
?处理的催化剂失活率远大于在较低温下处理过的催对比评价后发现,经400
化剂样品。且随处理温度的升高,BET表面积也发生迅速下降。说明载体结构发生了改变,也许是形成于催化剂表面的SO42-盐及硫化物使反应组分进入催化剂孔结构变得更困难了,BET表面积的减小看来提高了到达活性位的扩散阻力,从而降低了CH4氧化反应的活性。
3.2H2S中毒催化剂的H2再生
由于H2S与Al2O3间的反应生成的硫化基团及SO42-基团使孔扩散阻力增大,使得H2S中毒后的催化剂的"CH4转化率?反应温度"的活性曲线斜率比新制催化剂的活性曲线斜率低许多。H2再生后的催化剂曲线斜率大幅恢复。
3.3催化剂的活性
4、结论
1、PdO的H2S中毒是由于在温度达到200?时形成了PdS。
2、Al2O3表面的硫化物及SO42-盐基团是当温度高于200?时,由于PdS的氧化生成的SO2和SO3引起的。
3、在高于200?温度下,BET表面积下降,PdO被包埋的量增大。
4、400?时由于表面硫化物及SO42-盐基团的形成,导致CH4氧化反应的动力学从表面扩散控制改变为孔扩散控制,从而使假一级的CH4氧化反应的活化能降低。
5、通过TPR,可从室温到600?范围内,用H2从催化剂的表面移去表面硫化物和SO42-盐基团,从而使催化剂活性部分得以恢复、再生。
6、从文献中查寻到的关于此反应的机理在本研究中得以证实。"七"乐无穷,尽在新浪新版博客,快来体验啊~请点击进入~
范文三:探究硫氢化钠溶液与偏铝酸钠溶液的反应
1 问题的提出
硫氢根与偏铝酸根能否共存的问题,合理的答案,偏铝酸钠溶液属于强碱弱酸盐,水溶液显碱性,硫氢化钠是弱酸的酸式盐,水溶液显酸性还是碱性,主要取决于它的水解程度和电离程度的相对大小;若电离程度大于水解程度显酸性则不能共存;若水解程度大于电离程度则显碱性,两种都是强碱弱酸盐的溶液(碱性溶液)一定能共存吗?
2 硫氢化钠溶液的酸碱性
2.1 实验测定
将过量硫化氢气体通入到氢氧化钠溶液中,便可得到硫氢化钠溶液,用pH试纸测溶液表明显碱性,说明硫氢化钠的水解程度大于电离。
2.2 理论解释
3 偏铝酸钠溶液的制备
在试管中取适量NaOH溶液,然后加入过量的铝粉,等反应快结束时再加热使NaOH,完全反应后将剩余的铝粉过滤,得偏铝酸钠溶液。
4 实验探究
4.1 实验步骤
4.2 产物验证
将上面反应所得溶液过滤, 并将沉淀冼涤, 分别得到沉淀和滤液。
范文四:铝和铝合金-第一课时到铝热反应
8.2 铝和铝合金的崛起
1、铝和铝合金
【师】上一节讲铁的时候,何老师提到铝曾经比黄金还贵,被拿破仑用作皇冠上的装饰物,是因为什么?
【生】铝比较难冶炼。
【师】铝的冶炼是用什么方法?
【生】电解法。
【师】铝难以冶炼又是因为什么呢?
【生】铝的化学性质很活泼。
【师】铝的化学性质活泼指的是铝的什么性质活泼?
【生】还原性
【师】空气中有氧气,那么我们所处的这个环境就是一个氧化环境,所以,单质铝在自然界里面存不存在?铝在自然界里都以什么形式存在?
【生】不存在。化合态
【师】对的。铝在自然界中都是以化合态存在的,在地壳中以复硅酸盐形式存在,也就是以xAl2O3·ySiO2的形式存在于矿石中,有的矿石还含有氧化铁等杂质。主要的矿石有铝土矿、粘土、长石、云母、冰晶石等等。铝虽然是广泛存在于岩石、泥土、和动植物体内,但是人体是不能吸收太多铝元素的,不然会引起老年痴呆症。
铝以化合态存在于自然界中,要变成铝单质的话,是氧化反应还是还原反应?
【生】还原反应
【师】冶炼铝的过程是个还原反应的过程。但是一般的还原剂,比如C、H2等都很难把铝给还原出来。直到1825年丹麦化学家奥斯特用无水的氯化铝和钾反应,才第一次制得了金属铝,钾在金属活动性顺序表里排在铝之前,所以可以把铝从无水氯化铝中置换出来,必须是无水氯化铝。
铝难以制备,所以在以前还没有发明电解法制铝时,铝单质是极其稀罕、极其珍贵的物质。拿破仑拿铝做皇冠的装饰物,在和众官员进餐时,也只有拿破仑自己用铝制的餐具。另外传说在古罗马时期,有个科学家去拜见他们的皇帝,献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光。这种金属是科学家从粘土中提炼出来的新金属。这个皇帝表面上表示很感谢,但是他心里很害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首。之后很长时间都没有人敢再去提炼这种金属。这种新金属就是大家非常熟悉的铝。虽然只是一个传说,但是也说明了铝在以前很难被冶炼出来,非常稀少珍贵。
在18世纪中叶,富兰克林发现并提出了电流,电学开始得以发展,科学家们把电学应用到化学中,利用电解法发现了很多种元素,这时候,铝因为利用电解法而被大量制备出来,应用得更广泛。
制备铝是电解什么?
【生】电解氧化铝
【师】什么状态的?
【生】熔融状态
【师】制备镁是电解什么呢?
【生】熔融状态的氯化镁
【师】为什么制备铝不用电解氯化铝,或者说制备镁不用电解氧化镁?
【生】氯化铝是共价化合物,熔融状态时没有离子,不会导电。而氧化镁的熔点太高,会消
耗更多能量。
【师】对的。只有离子化合物才会在熔融状态时电解出离子。所以氯化铝在熔融状态时是没有离子的,也就不会导电,所以只能用氧化铝。但是氧化铝熔点太高,所以还需要加冰晶石Na3AlF6,降低氧化铝的熔点。制备镁时,氯化镁和氧化镁都是离子化合物,所以熔融时都可以导电,氯化镁的熔点在800℃左右,而氧化镁的熔点在2800℃左右,要把氧化镁熔融需要消耗更多的能量。所以制备镁时用电解氯化镁。
【师】制备铝和镁的电解方程式怎么写的?**和**,你们上来写一下电解方程式。
【学生在黑板上写电解方程式】
【师】写的时候要注意在氧化铝和氯化镁后面加上(熔融)。
【师】铝在我们的生活中已经运用的很广泛了,物质的性质决定物质的用途,我们先来看看铝有些什么物理性质。
物质的物理性质从哪几个方面来看啊?
【生】颜色、密度、熔点、沸点、硬度
【师】铝是什么颜色?
【生】银白色
【师】铝的密度只有2.7g/cm3,小于5g/cm3 。所以铝属于什么金属?
【生】轻金属
【师】对的,按密度来分,密度小于5g/cm3 的都属于轻金属。因为铝很常见,所以铝也属于常见金属。
铝的熔点在660.4℃,沸点在2467℃。铝的硬度很小,也就是说质软。大家喝过碳酸饮料的应该知道,铝制的易拉罐很软的对吧,用手就可以捏扁掉了。
铝作为金属,还应该有金属的通性对吧,所以,铝还具有什么性质?
【生】导电性、导热性、延展性、金属光泽
【师】铝具有导电性,所以铝可以作导线、做电缆。看到第5页图8.5,铜的导电性比铝更好,导电性好说明电流利用率高,但是为什么曾经用作高压电缆的时候,选择铝线而不选择铜线呢?
【生】……
【师】有没有人知道?**,你知道吗?
【生】铝的密度小,电线杆承受的重量小,同样粗细和质量的铝线比铜线长,输电距离长。而且铝比铜更便宜。
【师】铝的密度在2.7g/cm3,而铜的密度在8点多,同样质量的铝线比铜线更长,可以输电的距离也就相应的长。密度小,所以电线杆承受的重量小,架空的成本也就降低了。还有铝比铜便宜。
但是铝有一个缺点就是,铝太活泼,在空气中易形成一层致密氧化膜,氧化膜不导电,而铜即使生锈,变成氧化物,铜的氧化物具有导电能力,所以铜导线即使生锈老化了,也不会影响用电安全。所以说是曾经铝被用作高压电缆。近年来,铜的价格猛涨,而且我国本来就缺铜,加上现在我国科研能力增强,所以,现在已开始较多地把铜线改为铜包铝线。 再看这个图,铝的导热性比铁要好对吧。所以铝锅和铁锅相比较的话,有什么好处?
【生】导热性好,可以节省热能,轻便、耐用……(学生或许说不出)
【师】铝的导热性比铁好,所以可以节省很多热能对吧。而且铝的密度只有铁的三分之一,所以很轻便。
铝的表面易形成致密氧化膜,很耐用。你们回家可以看看电饭煲,铝制的。铝是银白色的,但是看到锅的表面却是很暗的,就是锅的表面形成了致密氧化膜。用钢丝球擦擦,可以看到擦过的地方很亮,但是用一段时间后,锅的表面又会变暗。其实这一层氧化膜呢,是很好的
保护层,烧汤的时候,氧化铝不会溶解,保护了内层的铝,人体吸收的铝就少一点,所以,不用太有洁癖,不要看到锅的表面暗淡了,就用钢丝球去擦。每次都用钢丝球去擦,擦完之后,暴露在外面的铝会和热水反应,烧汤的时候会溶解在汤里面,人体吸收铝过多的话,可能会老年痴呆症的。而且铝暴露在空气里,很快就又氧化了,所以每次都擦的话,越擦越薄,最后,你家的锅就爆底了。
那铝锅和铁锅相比,有什么不好的地方?我刚刚已经提到过了,所以,谁来说一下铝锅不好的地方。
【生】铝会和热水反应,溶解后,人体吸收可能导致老年痴呆~
【师】对的。是否还需加其他内容??铝还具有延展性,所以,铝可以压制成铝箔。铝箔你们应该都有见过,你们吃过那个台湾特产99能量棒吧?把东西吃了之后,包装翻过来,看看包装的内侧是什么,那个包装的内侧就是银白色的铝箔了,包装内侧贴上铝箔之后,可以防潮,保存得更久一点。牛奶的包装袋内侧也是有铝箔的,哪天你们有兴趣,喝完牛奶了可以把包装撕开看看内侧是什么样子的。
包装袋的内侧的铝箔不仅薄,而且看上去很亮,这是因为铝具有银白色金属光泽。铝板对光的反射性能很好,反射紫外线比银强,所以铝板常用来制作高质量的反射镜,比如太阳灶反射镜。而且铝粉也具有银白色光泽,所以铝粉常用来作涂料。铝可以用来作防锈油漆,大家知道防锈是因为铝的什么性质吗?铝为什么能防锈啊?
【生】铝的表面会形成致密氧化膜
【师】对了,这是利用到了铝的化学性质了。铝在空气中极易形成一层致密的氧化膜,保护内层的铝不再腐蚀,也保护了油漆下面的金属不被腐蚀,所以铝可以做防锈油漆。
这些都是铝的单质的一些性质的利用,我们知道合金有时候比金属单质有更多优良的性能,下面我们来看看铝的合金的优良性能。看到第14页的资料库。20世纪初,德国冶金学家维尔姆把铜、镁、锰等加到铝中,得到了强度比铝高得多的合金,并获得了专利,人们将这种新型铝合金称为硬铝。下面的拓展视野,硬铝具有坚硬、美观、轻巧、耐用、长久不锈的优点,是制造飞机的理想材料。一架飞机上大约有50万个硬铝做的铆钉,铝和铝合金的材料制造的飞机元件质量占到飞机总质量的70%,宇宙飞船上面的铝合金成分更多,占到75%。 但是硬铝还不是最好的铝合金,铝-锂合金具有低密度、高强度的特点,用它代替常规的铝合金,可使构件的质量减轻10-20%,强度可提高15-20%,具有较高的工作温度、较好的高温韧性与加工性能,价格比先进复合材料便宜的多,所以铝-锂合金是21世纪航空飞行器较理想的结构材料之一。没有说铝-锂合金是21世纪航空飞行器理想的结构材料,而是加了个较理想的结构材料之一。所以,话不能说的太满哦,还有其他很多理想的材料可以应用到航天器上,也许还有更好的材料,只是暂时没有发现。
从铝的历史讲到我们今天的发展,我们可以看到,因为化学的发展,促进了铝在我们生活中的应用,而铝在生活中应用广泛之后,又促进了我们的生活的发展,生产能力的提高,人类文明的进步。反过来人类文明进步了,我们的生产能力也提高了,又使得我们可以有更多资金注入科研,提高科研能力,从而促进科技的发展、化学的发展。化学的发展和人类文明的进步就是个互相促进的过程。
【师】我们高一的时候在打开原子世界的大门那一章已经学过铝的原子结构示意图了,铝的原子结构示意图是怎么样的?铝是几号元素?
【生】13号
【师】所以原子核是+13。核外电子应该怎么排布?
【生】2 8 3
【师】铝的最外层电子数很容易失去,变成铝离子对吧。铝在金属活动性顺序表里排在铁的前面,所以铁可以发生的反应,铝肯定也可以发生,我们来看看铝的化学性质怎么样
【师】铁可以和非金属单质发生反应,类比的,铝应该也可以和非金属单质发生反应?对吧。
【生】可以
【师】书上有一副铝在氯气中燃烧的图片,**,你来给大家描述一下铝燃烧的现象
【生】发出耀眼光芒,火星四射
【师】对的。铝在氯气中剧烈燃烧,并发出耀眼的白光,火星四射。铝和氧气点燃反应会生成什么?
【生】形成致密氧化膜
【师】我们刚刚讲到铝在空气中容易形成致密的氧化膜,所以铝和氧气的反应在常温下就可以进行了,只是没有点燃反应得那么迅速。把铝放在酒精灯上面烧的话,会迅速形成致密氧化膜。氧化铝的熔点在2000多度,不会在酒精灯上融化,但是铝的熔点在600多度,加热后会融化,所以如果把铝箔放在酒精灯上烧的话,可以看到铝箔变软却不会滴落下来,就是因为铝点燃后和氧气形成致密氧化膜,氧化膜把融化的铝给兜在里面了。(铝箔燃烧的这个实验要不要做?)
【师】铁还可以和非强氧化性酸反应生成氢气,铝和非强氧化性酸也会反应生成氢气对吧,铝和较不活泼的金属盐溶液也可以发生置换反应,这两个反应大家已经很熟悉了,这里就不写了。(大家应该对铝和酸、铝和盐的反应很熟悉了吧?)
我们下面看一个实验,书本上第15页的课堂实验。铝的氧化,我们先看看步骤是怎么样的。用砂皮擦去铝条表面的氧化膜,把铝条插入硝酸汞溶液里。几秒钟后,取出铝条,用滤纸轻轻把表面吸干,再把铝条放在干燥的滤纸上。
我们来做一下这个实验。(边做边讲)先把铝条插入硝酸汞溶液里,几秒钟拿出来。……轻轻擦干,不要太用力,把表面的铝汞齐给擦掉了。然后放在干燥滤纸上。我们先继续讲,过一会儿来看反应成什么样了。
铁还有什么化学性质啊?
【生】在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化
【师】对的。铝也可以在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,钝化是说铝和浓硫酸或者浓硝酸不发生反应吗?
【生】不是
【师】那钝化是指什么?
【生】铝在冷的浓硝酸或浓硫酸中迅速被氧化,形成致密氧化膜,阻止了进一步反应,所以称之为钝化。
【师】对的。浓硫酸和浓硝酸具有很强的氧化性,铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中迅速被氧化形成致密氧化膜,阻止了进一步的反应,所以就把这种反应称之为钝化,而不是说铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中不反应。铁也是同样的,在冷的浓硫酸和浓硝酸中钝化,形成致密氧化膜,铁形成的致密氧化膜是什么物质?
【生】四氧化三铁
【师】铁钝化形成四氧化三铁,铝钝化形成氧化铝。 铝在浓硫酸或者浓硝酸中,如果加热的话,也会发生反应。**和**,你上来写一下反应方程式。(铝在浓硝酸和浓硫酸中加热的反应要讲吗?)
好,我们来看看刚刚的铝条怎么样了。(拿起来,到下面巡视一圈,让学生看实验现象) 可以看到铝条表面长了白色绒状物对吧,像胡须一样。这个反应的产物也是氧化铝,但是和铝在空气中形成致密氧化物是不是有点矛盾呢?因为这个实验中,铝条先是打磨之后插入到了硝酸汞中,铝把汞给置换出来,铝溶解在汞当中,所以铝和氧气反应后生成的氧化物不能很好地贴在铝的表面,就不能形成致密氧化膜,而是形成了这种毛状物。
和铁相比的话,铝的还原性更强对吧,铝在金属活动性顺序表里面,排在铁的前面。铝具有
强还原性,所以铝可以和其他比铝更不活泼的金属氧化物发生置换反应。
我们来做做这个实验,第15页学生实验第二个。(这个需要做课堂实验)
两张圆形滤纸,折成漏斗,然后把5g氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀,这是我事先称好的。放在纸漏斗上,剪一个洞,然后用水润湿。放在硬纸做的三角漏斗里,放在铁圈上。下面要放一个盛砂的蒸发皿。然后在纸漏斗中加入少量的氯酸钾,在混合物中间插上一根镁带,小木条引火点燃。
注意观察现象。(做完实验之后,把蒸发皿拿着到下面巡视一圈)
谁来给我们描述一下实验现象?**,你在前面看的比较清楚,你来描述一下。
【生】镁带燃烧,发出耀眼白光,混合物剧烈燃烧,发出耀眼光芒,漏斗被烧穿,有熔融物落入蒸发皿,熔融物呈红热状态。
【师】大家对这个实验有没有什么问题?
【生】……
【师】没有问题的话,那我来问大家几个问题。
为什么要用镁条和氯酸钾?
【生】……
【师】铝置换金属氧化物中的金属,需要很高的能量才能使反应开始发生。镁条和氧气反应会放出大量热,使得氯酸钾分解放出氧气,又反过来支持插入粉末中的镁条燃烧,放出大量热,为铝发生置换反应提供能量。所以镁条和氯酸钾又叫做引燃剂。
铝和氧化铁发生置换反应,需要镁条和氯酸钾作引燃剂提供能量,那是不是说这个反应就是吸热反应?
【生】是
【师】是吗?但是镁条很快就燃烧完了,氯酸钾也分解完了,那还怎么提供能量给铝和氧化铁呢?如果是吸热反应的话,等镁和氯酸钾反应完的时候,这个反应就没有能量来源了,还能继续反应吗?
【生】不能
【师】对的,所以铝和氧化铁的置换反应是个放热反应,放出的热量足以支持铝和氧化铁继续反应下去。
反应前需要镁条和氯酸钾作引燃剂,只是因为这个反应发生需要很高的能量,所以需要镁条燃烧和氯酸钾分解来提供高能量,但是一旦这个反应发生,就不再需要外界提供能量了,铝和氧化铁发生反应放出的热量可以支持自身继续反应下去。
铝和氧化铁发生的这个反应称为铝热反应。铝和氧化铁的混合物叫做铝热剂。我们看看书上对铝热反应的定义:当加热反应时,反应中会放出大量的热,使混合物达到很高的温度,生成氧化铝和液态铁,这个反应叫做铝热反应。
某些金属氧化物,比如五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等等,跟氧化铁很相似,也可以发生铝热反应,所以,工业上利用这些反应来冶炼某些难熔的金属。所以铝热反应不是说铝和氧化铁发生的反应,而是铝和一系列金属氧化物发生的置换反应,产生一些难熔的金属。 对铝热反应或者是反应的步骤,你们还有没有什么问题?
【生】……没有
【师】没有吗?那我再问你们一个问题。
我们以前学的氯酸钾分解需要用二氧化锰作催化剂,这里没有二氧化锰,为什么氯酸钾也可以迅速分解呢?
【生】……(学生或许说不出来)有氧化铁
【师】二氧化锰在氯酸钾分解反应中作为催化剂,是不是可以有别的物质作为氯酸钾分解的催化剂呢?
【生】可以,这里面有氧化铁
【师】对的,因为铝热剂里面有氧化铁,氧化铁也可以作为氯酸钾分解的催化剂,而且氧化铁催化氯酸钾的分解速率比二氧化锰还要快。但是我们做氯酸钾分解实验时需要收集气体,所以如果氯酸钾分解太快,也不是好事儿,氯酸钾很快就分解掉了,来不及收集。
【好了,这节课就下课了】
范文五:铝与酸碱反应例题和详解
1.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两个烧杯中,各加等物质的量的铝,生成氢气的体积比为5∶6,则甲、乙两烧杯中的反应情况分别是( )
A.甲、乙中都是铝过量
B.甲中铝过量、乙中碱过量
C.甲中酸过量、乙中铝过量
D.甲中酸过量、乙中碱过量
解析:选B。若铝相对于硫酸和氢氧化钠均不足,生成氢气的物质的量之比应为1∶1,与事实不符;若铝相对于硫酸和氢氧化钠均过量,生成氢气的物质的量之比应为2∶3,与事实也不符;若铝相对于氢氧化钠不足,相对于硫酸过量,生成氢气的物质的量之比应介于1∶1与2∶3之间,与事实相符。
-2.甲、乙两烧杯中各盛有3 mol·L1的盐酸和氢氧化钠溶液100 mL,向两烧杯中分别加
入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙=1∶2,则加入铝粉的质量为
( )
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
解析:选A。由6HCl+2Al===2AlCl3+3H2↑、2NaOH+2Al+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑可知,两份等质量的Al都完全反应时,生成的H2也等量,消耗的HCl与NaOH不等量。 实际上HCl、NaOH同为0.3 mol,且生成H2的体积比为1∶2,所以HCl相对Al不足,NaOH相对Al过量。生成H2的体积比为1∶2,参加反应Al的质量比也为1∶2。与0.3 mol HCl反应的Al为2.7 g,则与NaOH溶液反应的Al为5.4 g,故加入铝粉的质量为
5.4 g。
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