鋁熱反應(yīng)最佳引燃方式的探究

1、鋁熱反應(yīng)最佳引燃方式的探究陳箭2007140256摘要：用10種不同的引燃劑來分別進(jìn)行鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在確保實(shí)驗(yàn)成功的前提下，再從引燃劑的量和引燃效果以及引燃劑的安全程度來進(jìn)行比較，再從中選擇出最佳的引燃方式。在試驗(yàn)中，所研究的是在保證實(shí)驗(yàn)成功的前提下每種方案所用的引燃劑的量的極小值和引燃劑本身的危險(xiǎn)程度，以及在該值的條件下實(shí)驗(yàn)的效果。通過10種不同的實(shí)驗(yàn)，可以得出：用氯酸鉀：0.6g火柴：3根這種方案是10種方案中最佳的引燃方式。Ignitionwith10differentagentstoseparatethermitereactionexperiment,inensuringthesucc

2、essofexperimentsunderthepremise,thentheamountofagentsfromtheignitionandignitioneffectsandsafetyofignitionagentstocompare,thenchooseaThebestwayignition.Inthestudy,theresearchisexperimentalinensuringthesuccessofeachprogramunderthepremiseoftheignitionwiththeminimumamountofagentandtheignitionagent's

3、ownriskandundertheconditionofthevalueoftheexperimentalresults.Through10differentexperiments,canbedrawn:Thepotassiumchlorate:0.6gMatches:3Thisprogramis10kindsofprogramsthebestwayignition關(guān)鍵詞：鋁熱反應(yīng)、最佳、引燃方式。1 .引言：1. 1鋁熱反應(yīng)引燃方式探究的原因鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在中學(xué)實(shí)驗(yàn)中一般都是在鋁熱劑上面堆放一定量的氯酸鉀，再用鎂帶作引燃劑，來引燃鋁熱劑。它的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡單，將點(diǎn)燃的鎂

4、帶插入混合物中即可。實(shí)驗(yàn)所用的藥品少，比較便宜。缺點(diǎn)：引燃的效果較差，有時(shí)候會出現(xiàn)引不燃的現(xiàn)象，造成實(shí)驗(yàn)效果較差。鎂帶燃燒發(fā)出耀眼的白光，比較刺眼，不利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。我們想通過多種引燃方式的效果比較，探究它的最佳引燃方式以提高中學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的視覺效果和安全程度。另外，鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬，并且它是一個(gè)放熱反應(yīng)，選擇出最佳的引燃方式無論是對實(shí)驗(yàn)本身的現(xiàn)象還是對于工業(yè)上的金屬冶煉都起到十分大的作用，能為國家節(jié)約一定的能源。1 .2鋁熱反應(yīng)引燃方式探究的思路：在前人所用過的多種方法中，挑選一些自認(rèn)為可行的、比較容易成功的方法，然后將每一種方法都做幾次，探究出每種方法所需藥品的極小值。在每種

5、方法都探究出來后，通過比較所需藥品的量、引燃效果、實(shí)驗(yàn)的安全程度、操作的難易程度來確定最佳的引燃方式。2 .實(shí)驗(yàn)探究過程：2.1實(shí)驗(yàn)探究方案：方案一：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面壓一小坑，坑內(nèi)放少量的氯酸鉀，上面蓋紅磷，紙漏斗下面放一裝細(xì)沙的蒸發(fā)皿，用鎂條點(diǎn)燃紅磷。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)果：氯酸鉀：0.3g紅磷：0.5g,實(shí)驗(yàn)成功，反應(yīng)劇烈，比較迅速，現(xiàn)象也比較明顯。方案二：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻

6、，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面壓一小坑，坑內(nèi)放少量紅磷，約黃豆大小，用鎂條點(diǎn)燃紅磷，觀察現(xiàn)象。結(jié)果：紅磷：0.3g,實(shí)驗(yàn)雖然是成功了，但是引燃效果較差，且引燃反應(yīng)過于緩慢，現(xiàn)象也不是很明顯。方案三：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面壓一小坑，在坑內(nèi)放入一定量的高鎰酸鉀，再在高鎰酸鉀上面加入幾滴丙三醇，遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)臺，40秒左右可觀察到丙三醇和高鎰酸鉀反應(yīng)。方案四：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混

7、合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面壓一小坑，把干燥的氯酸鉀、鋁粉、硫粉按9:3:1的比例混合均勻堆放在坑內(nèi)，用鎂條點(diǎn)燃混合物，觀察現(xiàn)象。結(jié)果：氯酸鉀：0.9g、鋁粉：0.3g、硫粉：0.1g現(xiàn)象：反應(yīng)非常劇烈，快速進(jìn)行，引燃劑燃燒產(chǎn)生大量的熱使鋁熱劑反應(yīng)，火星四射，但此法存在一定的危險(xiǎn)性，速度快，比較容易使人燒傷。方案五：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，把氯酸鉀、過氧化鈉、硫粉按1:1:1的比例混合，堆放在鋁熱劑上面，在撒上少量鋁粉，滴加23滴水，用玻璃棒稍微

8、撥動，觀察。結(jié)果：氯酸鉀、過氧化鈉、硫粉的質(zhì)量都是0.3g,三者混合后，產(chǎn)生大量的熱，將鋁熱劑引燃，此法比較危險(xiǎn)，因?yàn)槲以谠囼?yàn)時(shí)還沒來得及加鋁粉和水，混合物即自燃，引發(fā)了鋁熱反應(yīng)?？赡茉颍阂紕┑牧窟^多，空氣中存在水蒸氣和二氧化碳，能夠與混合物中的過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，放出熱量，導(dǎo)致引燃劑自燃。在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于藥品與嘴的距離比較接近，呼出的二氧化碳比較容易與混合物中的過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，再者混合物中有硫粉這種易燃物，導(dǎo)致自燃。方案六：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面壓一小坑，坑

9、內(nèi)放一定量的氯酸鉀，中間堆放35根火柴，點(diǎn)燃火柴，觀察。結(jié)果：氯酸鉀：1.0g、火柴：4根。現(xiàn)象：比較明顯，火柴頭在氯酸鉀的幫助下劇烈燃燒，引燃了鋁熱劑，但不及前面的方案四現(xiàn)象劇烈，但比較安全。氯酸鉀：0.6g、火柴：3根?，F(xiàn)象：同上氯酸鉀：0.5g、火柴：3根。現(xiàn)象：引燃失敗，火柴沒能引燃鋁熱劑，可能原因：氯酸鉀的量不夠。方案七：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面堆放一定量的氯酸鉀，再在混合物上面滴加幾滴無水乙醇，然后點(diǎn)燃無水乙醇，無水乙醇燃燒到一定的程度，氯酸鉀參加反應(yīng)，

10、放出大量的熱，即可引發(fā)鋁熱反應(yīng)。結(jié)果：氯酸鉀：1.0g無水乙醇：10滴，現(xiàn)象：火柴點(diǎn)燃無水乙醇后，無水乙醇燃燒到一定程度的時(shí)候，氯酸鉀受熱放出的氧氣促進(jìn)了無水乙醇的燃燒，但是最終沒能引燃鋁熱劑?？赡茉颍郝人徕浐蜔o水乙醇的量不夠，導(dǎo)致放出的熱量不夠，所以沒能引燃。氯酸鉀：1.5g無水乙醇：15滴，現(xiàn)象：點(diǎn)燃無水乙醇后，在氯酸鉀的參與下，引燃劑劇烈燃燒，最終引燃了鋁熱反應(yīng)，但是引燃的現(xiàn)象不是十分的明顯，且引燃劑燃燒的現(xiàn)象不夠其他的劇烈。方案八：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面

11、堆放氯酸鉀和蔗糖的混合物，再在混合物上滴加幾滴濃硫酸，約3050秒后，反應(yīng)即可發(fā)生。方案九：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中。紙漏斗外壁用水浸濕，混合物上面均勻的撒一定量的鎂粉，再將一定量的過氧化鈉堆放在上面，然后滴加幾滴濃硫酸，反應(yīng)即可發(fā)生。結(jié)果：過氧化鈉：0.9g鎂粉：1.0g濃硫酸：2滴現(xiàn)象：滴入濃硫酸后，反應(yīng)便迅速發(fā)生，引燃劑迅速引燃了鋁熱劑，原因可能是引燃劑的量多了點(diǎn)，由于實(shí)驗(yàn)十分之迅速，存在一定的危險(xiǎn)性，故此法不可取。方案十：用兩張圓形濾紙分別疊成漏斗狀，套在一起使四周都有層。把氧化鐵和鋁粉按

12、質(zhì)量比約為3:1,稱量好后混合均勻，稱2g放在紙漏斗中，紙漏斗外壁用水浸濕。將一定量的高鎰酸鉀、鎂粉按2:1的比例混合，然后堆放在鋁熱劑表面，滴加幾滴無水乙醇，再在上面滴加幾滴濃硫酸，無水乙醇燃燒到一定的程度即可引燃鋁熱劑。2.2實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果表一：高鎰酸鉀、鎂粉、無水乙醇、濃硫酸引燃結(jié)果高鎰鎂粉無水濃硫?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象可能原因酸鉀乙醇酸0.48g0,22g7滴5滴滴入濃硫酸后，開始冒引燃劑的量不煙，后來便燃燒起來，但夠，放出的熱最終沒有引燃鋁熱劑量不夠0.98g0.49g12滴7滴同上同上1.50g0.75g15滴7滴同上同上1.98g1.02g15滴5滴滴入硫酸后，冒了一會兒引燃劑燃燒放煙，后來迅速

13、燃燒起來，出的熱量引燃反應(yīng)劇烈，比較刺眼了鋁熱劑表二：氯酸鉀、蔗糖、濃硫酸引燃結(jié)果氯酸鉀蔗糖濃硫酸實(shí)驗(yàn)成功與否實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1.1g1.6g1.3g1.5g3滴2滴否否滴入濃硫酸后，開始冒煙，但最終只是引燃劑燃燒，沒能引燃鋁熱劑同上引燃劑的量不夠同上2.0g2.0g2滴否同上同上2.3g2.2g2滴否同上同上2.5g2.5g3滴成功滴入濃硫酸后，開始冒白煙，然后一下子引燃劑就劇烈燃燒起來，最后將鋁熱劑引燃。引燃劑燃燒放出大品的熱量將鋁熱劑引燃。表二：丙二醇、高鎰酸鉀引燃結(jié)果丙二醇高鎰酸鉀成功與否實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能原因4滴5滴0.9克1.5克否否引燃劑燃燒，但沒有引燃鋁熱劑同上引燃劑量不夠同上7滴2.0克成功引燃劑劇烈燃燒，引引燃劑燃燒發(fā)鋁熱劑發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大品的火光四射，一顆熔融熱，將鋁熱劑的鐵珠從紙漏斗中引燃。掉入蒸發(fā)皿4探究結(jié)論：4.1比較最佳引燃方式的標(biāo)準(zhǔn)：引燃的實(shí)驗(yàn)效果引燃劑的安全程度實(shí)驗(yàn)中的操作難易程度以及所需藥品的種類及其所需藥品的量的多少。4.2通過上述的標(biāo)準(zhǔn)，以及自己做實(shí)驗(yàn)的親身體會，本人認(rèn)為方案六中