【教材实验热点】12铝热反应专题12铝热反应【教材实验梳理】1.定义铝热剂在高温条件下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应,称为铝热反应。2.反应原理:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3注意:①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物,金属氧化物可以是:Fe2O3、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。②铝热反应的特点是反应放出大量的热,使生成的金属呈液态。③要使用没有氧化的铝粉,氧化铁粉末要烘干。④KClO3作为引燃剂,也可以用Na2O2代替。实验时可以不用镁条点燃,而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。3.实验装置及实验现象在实验室按如图所示装置进行铝热反应,实验现象是当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时,纸漏斗内混合物立即剧烈反应,发出耀眼的光芒,产生大量的烟。纸漏斗被烧破,有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体(落下的是铁珠)。4.应用(1)冶炼某些难熔金属,如:V、Cr、等。(2)焊接钢轨等大截面钢材部件。(3)军事上可以制作铝热弹等强杀伤性武器。【例题讲解】1.粉末状试样A是由和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;②另取全部溶于盐酸中,固体全部溶解,得溶液C;③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出(标况)气体。同时生成溶液D,还残留有固体物质B;④用溶液检查时,溶液D不变色。请填空:(1)①中引发铝热反应的实验操作是____________,产物中的单质B是___________________。(2)②中所发生反应的化学方程式是____________、____________。(3)③中所发生反应的离子方程式是____________、____________。(4)若溶液D的体积仍视为,则该溶液中为____________,为____________。【巩固练习】2.有关金属冶炼或其原理的说法正确的是()A.给定条件下,Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg,物质间转化能一步实现B.工业上,常用电解熔融AlCl3的方法治炼金属铝C.火法炼铜:Cu2S+O2=2Cu+SO2,其中Cu2S既作氧化剂又作还原剂D.铝热法炼铁:2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3,反应物刚好完全反应,反应后固体质量增加3.现有由氧化铁和铝组成的铝热剂,某实验小组分别进行如下实验:(1)取ag样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成气体的体积为bL(标准状况下);(2)另取ag样品,高温条件下二者恰好完全反应:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,待其冷却后,加入足量盐酸,测得生成气体的体积为cL(标准状况下)。则c:b等于A.1:1 B.1:2 C.2:3 D.3:44.下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬,可用铝热法制备的有。A.①②④ B.①②③⑤C.①③④⑤ D.①②③④⑤5.铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法中,不正确的是( )A.工业上可以利用铝热反应的方法治炼金属镁B.铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属C.铝热反应体现了铝的还原性D.实验现象为火星四溅,漏斗下方有红热熔融物流出6.将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂,在高温下恰好完全反应,所得固体中含金属单质的质量为18g,则该氧化物粉末可能是A.和 B.和C.和 D.和FeO7.对氧化铁与铝粉发生的“铝热反应”(装置如图)的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅资料得知:Al、A12O3、Fe、Fe2O3熔点数据如表,下列叙述正确的是物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462A.铝热剂特指铝和氧化铁的混合物B.镁条和KClO3是铝热反应的催化剂C.该反应所得熔融物熔点低于660℃D.将少量该反应所得的熔融物溶于足量稀H2SO4,充分反应后,滴加KSCN溶液无明显现象,说明熔融物中无Fe2O38.把铝粉和四氧化三铁粉末配成铝热剂并分成两等份,前一份在高温下恰好完全反应,将生成物与足量的盐酸充分反应;后一份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是A.1:1 B.3:4 C.9:8 D.4:39.某铝热剂由Fe3O4和Al组成。取a g该铝热剂样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成气体的体积为V1L(标准状况,下同)。(1)发生反应的离子方程式为__________________________。(2)另取ag该样品将其引燃,恰好完全反应,待反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体的体积为V2L。则V1∶V2为多少?_____(无计算过程不给分)10.铝在材料、冶炼金属等方面用途非常广泛。回答下列问题:(1)真空碳热还原Al2O3制铝是目前正在开发的一种方法。①该法制铝时会产生一种可燃性气体,发生的总反应的化学方程式为__________。②反应机理表明,碳化铝是冶炼过程中的一种中间产物,碳化铝与水反应生成Al(OH)3和一种含氢量最高的烃,碳化铝的化学式为__________。(2)用如图所示的装置进行铝粉和Fe2O3的铝热反应实验。 ①纸质漏斗中发生的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。②实验结束后用磁铁靠近蒸发皿沙中的熔化物,能被磁铁吸引,________(填“能”或“不能”)确认其为纯铁,说明理由:_________。(3)某溶液中只含有H+、Na+、、Ba2+、Al3+、Ag+、Cl-、、OH-、、、中某几种,该溶液中各离子的物质的量浓度均相同。取少量溶液于试管中,滴入甲基橙,溶液呈红色,再加入NaOH溶液,溶液先变浑浊,后变澄清;另取少量溶液于试管中,加入铝片,有无色气体产生,该无色气体遇空气变为红棕色。①溶液中一定存在的阳离子为_______(填离子符号,下同),一定存在的阴离子为_______。②加入铝片时反应的离子方程式为_________。11.某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750-(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理?答:_____________(填“合理”或“不合理”)(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是_________,反应的离子方程式为______________________________。(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最适宜的试剂是A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液12.软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4,再利用铝热反应原理制得锰,该铝热反应的化学方程式为____________。(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:下表为t℃时,有关物质的pKsp(注:pKsp =-lgKsp)物质Fe(OH)3Cu(OH)2Ca(OH)2Mn(OH)2CuSCaSMnSMnCO3pKsp37.419.325.2612.735.25.8612.610.7软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4 =12MnSO4+6CO2↑+18H2O①该反应中,还原剂为_______。写出一种能提高还原浸出速率的措施:_____________________。②滤液1的pH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)MnSO4浸出液的pH。③加入MnF2的主要目的是除去 _____________________________(填Ca2+、Fe3+或Cu2+)。(3)由MnSO4制取MnCO3:往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液,该反应的离子方程式为_____________;若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液,还会产生Mn(OH)2,可能的原因是:MnCO3(s)+2OH-(aq)Mn(OH)2(s)+CO32-(aq),t℃时,计算该反应的平衡常数K= ______(填数值)。13.由铝和某些金属氧化物组成的混合物在化学上称为铝热剂,该混合物在高温条件下能发生置换反应。为确定某铝热剂样品(铝和氧化铁)的组成,分别进行下列实验:(1)若取10.7g该样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为aL。反应的化学方程式是______,样品中铝的质量分数是_______(用含a的表达式表示)。(2)若取同质量的样品,在高温下使其恰好反应,则a=____L;该反应的化学方程式是____。(3)绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”,即原子的理论利用率为100%。下列转化符号绿色化学要求的是____(填序号)。a.乙醇制取乙醛 b.甲烷制备CH3Clc.2CH3CHO+O22CH3COOH
【教材实验热点】12 铝热反应-(学生版)
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