铝热反应最佳引燃方式的探究.doc

铝热反应最佳引燃方式的探究
陈箭 2007140256
摘要：用10种不同的引燃剂来分别进行铝热反应实验，在确保实验成功的前提下，再从引燃剂的量和引燃效果以及引燃剂的安全程度来进行比较，再从中选择出最佳的引燃方式。在试验中，所研究的是在保证实验成功的前提下每种方案所用的引燃剂的量的极小值和引燃剂本身的危险程度，以及在该值的条件下实验的效果。通过10种不同的实验，可以得出：用氯酸钾：0.6g 火柴：3根这种方案是10种方案中最佳的引燃方式。
Ignition with 10 different agents to separate thermite reaction experiment, in ensuring the success of experiments under the premise, then the amount of agents from the ignition and ignition effects and safety of ignition agents to compare, then choose a The best way ignition. In the study, the research is experimental in ensuring the success of each program under the premise of the ignition with the minimum amount of agent and the ignition agent's own risk and under the condition of the value of the experimental results. Through 10 different experiments, can be drawn: The potassium chlorate: 0.6g Matches: 3 This program is 10 kinds of programs the best way ignition

关键词：铝热反应、最佳、引燃方式。

1. 引言：
1．1铝热反应引燃方式探究的原因
铝热反应实验是中学的一个基础实验，在中学实验中一般都是在铝热剂上面堆放一定量的氯酸钾，再用镁带作引燃剂，来引燃铝热剂。
它的优点是：操作简单，将点燃的镁带插入混合物中即可。
实验所用的药品少，比较便宜。
缺点：引燃的效果较差，有时候会出现引不燃的现象，造成实验效果较差。镁带燃烧发出耀眼的白光，比较刺眼，不利于观察实验现象。
我们想通过多种引燃方式的效果比较，探究它的最佳引燃方式以提高中学演示实验的视觉效果和安全程度。
另外，铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应，选择出最佳的引燃方式无论是对实验本身的现象还是对于工业上的金属冶炼都起到十分大的作用，能为国家节约一定的能源。

1．2铝热反应引燃方式探究的思路：
在前人所用过的多种方法中，挑选一些自认为可行的、比较容易成功的方法，然后将每一种方法都做几次，探究出每种方法所需药品的极小值。在每种方法都探究出来后，通过比较所需药品的量、引燃效果、实验的安全程度、操作的难易程度来确定最佳的引燃方式。

2.实验探究过程：
2．1实验探究方案：
方案一：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面压一小坑，坑内放少量的氯酸钾，上面盖红磷，纸漏斗下面放一装细沙的蒸发皿，用镁条点燃红磷。观察实验现象。
结果：氯酸钾：0.3g 红磷：0.5g，实验成功，反应剧烈，比较迅速，现象也比较明显。
方案二：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面压一小坑，坑内放少量红磷，约黄豆大小，用镁条点燃红磷，观察现象。
结果：红磷：0.3g，实验虽然是成功了，但是引燃效果较差，且引燃反应过于缓慢，现象也不是很明显。
方案三:
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面压一小坑,在坑内放入一定量的高锰酸钾，再在高锰酸钾上面加入几滴丙三醇，远离实验台，40秒左右可观察到丙三醇和高锰酸钾反应。
方案四：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面压一小坑，把干燥的氯酸钾、铝粉、硫粉按9：3：1的比例混合均匀堆放在坑内，用镁条点燃混合物，观察现象。
结果：氯酸钾：0.9g、铝粉：0.3g、硫粉：0.1g
现象：反应非常剧烈，快速进行，引燃剂燃烧产生大量的热使铝热剂反应，火星四射，但此法存在一定的危险性，速度快，比较容易使人烧伤。
方案五：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，把氯酸钾、过氧化钠、硫粉按1：1：1的比例混合，堆放在铝热剂上面，在撒上少量铝粉，滴加2—3滴水，用玻璃棒稍微拨动，观察。
结果：氯酸钾、过氧化钠、硫粉的质量都是0.3g，三者混合后，产生大量的热，将铝热剂引燃，此法比较危险，因为我在试验时还没来得及加铝粉和水，混合物即自燃，引发了铝热反应。可能原因：①引燃剂的量过多，空气中存在水蒸气和二氧化碳，能够与混合物中的过氧化钠发生反应，放出热量，导致引燃剂自燃。②在做实验时，由于药品与嘴的距离比较接近，呼出的二氧化碳比较容易与混合物中的过氧化钠发生反应，再者混合物中有硫粉这种易燃物，导致自燃。
方案六：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面压一小坑，坑内放一定量的氯酸钾，中间堆放3—5根火柴，点燃火柴，观察。
结果：⑴氯酸钾：1.0g、火柴：4根。现象：比较明显，火柴头在氯酸钾的帮助下剧烈燃烧，引燃了铝热剂，但不及前面的方案四现象剧烈，但比较安全。
⑵氯酸钾：0.6g、火柴：3根。现象：同上
⑶氯酸钾：0.5g、火柴：3根。现象：引燃失败，火柴没能引燃铝热剂，可能原因：氯酸钾的量不够。

方案七：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面堆放一定量的氯酸钾，再在混合物上面滴加几滴无水乙醇，然后点燃无水乙醇，无水乙醇燃烧到一定的程度，氯酸钾参加反应，放出大量的热，即可引发铝热反应。
结果：①氯酸钾：1.0g 无水乙醇：10滴，现象：火柴点燃无水乙醇后，无水乙醇燃烧到一定程度的时候，氯酸钾受热放出的氧气促进了无水乙醇的燃烧，但是最终没能引燃铝热剂。可能原因：氯酸钾和无水乙醇的量不够，导致放出的热量不够，所以没能引燃。
②氯酸钾：1.5g 无水乙醇：15滴，现象：点燃无水乙醇后，在氯酸钾的参与下，引燃剂剧烈燃烧，最终引燃了铝热反应，但是引燃的现象不是十分的明显，且引燃剂燃烧的现象不够其他的剧烈。
方案八：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面堆放氯酸钾和蔗糖的混合物，再在混合物上滴加几滴浓硫酸，约30—50秒后，反应即可发生。
方案九：
用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中。纸漏斗外壁用水浸湿，混合物上面均匀的撒一定量的镁粉，再将一定量的过氧化钠堆放在上面，然后滴加几滴浓硫酸，反应即可发生。
结果：过氧化钠：0.9g 镁粉：1.0g 浓硫酸：2滴 现象：滴入浓硫酸后，反应便迅速发生，引燃剂迅速引燃了铝热剂，原因可能是引燃剂的量多了点，由于实验十分之迅速，存在一定的危险性，故此法不可取。
方案十：用两张圆形滤纸分别叠成漏斗状，套在一起使四周都有
层。把氧化铁和铝粉按质量比约为3：1，称量好后混合均匀，称2g放在纸漏斗中纸漏斗外壁用水浸湿。将一定量的高锰酸钾、镁粉按2：1的比例混合，然后堆放在铝热剂表面，滴加几滴无水乙醇，再在上面滴加几滴浓硫酸，无水乙醇燃烧到一定的程度即可引燃铝热剂。

2．2实验探究结果

表一：高锰酸钾、镁粉、无水乙醇、浓硫酸引燃结果
高锰酸钾
镁粉
无水乙醇
浓硫酸
实验现象
可能原因
0.48g
0.22g
7滴
5滴
滴入浓硫酸后，开始冒烟，后来便燃烧起来，但最终没有引燃铝热剂
引燃剂的量不够，放出的热量不够
0.98g
0.49g
12滴
7滴
同上
同上
1.50g
0.75g
15滴
7滴
同上
同上
1.98g
1.02g
15滴
5滴
滴入硫酸后，冒了一会儿烟，后来迅速燃烧起来，反应剧烈，比较刺眼
引燃剂燃烧放出的热量引燃了铝热剂

表二：氯酸钾、蔗糖、浓硫酸引燃结果
氯酸钾
蔗糖
浓硫酸
实验成功与否
实验现象
可能原因
1.1g
1.3g
3滴
否
滴入浓硫酸后，开始冒烟，但最终只是引燃剂燃烧，没能引燃铝热剂
引燃剂的量不够
1.6g
1.5g
2滴
否
同上
同上
2.0g
2.0g
2滴
否
同上
同上
2.3g
2.2g
2滴
否
同上
同上
2.5g
2.5g
3滴
成功
滴入浓硫酸后，开始冒白烟，然后一下子引燃剂就剧烈燃烧起来，最后将铝热剂引燃。
引燃剂燃烧放出大量的热量将铝热剂引燃。

表三：丙三醇、高锰酸钾引燃结果
丙三醇
高锰酸钾
成功与否
实验现象
可能原因
4滴
0.9克
否
引燃剂燃烧，但没有引燃铝热剂
引燃剂量不够
5滴
1.5克
否
同上
同上
7滴
2.0克
成功
引燃剂剧烈燃烧，引发铝热剂发生反应，火光四射，一颗熔融的铁珠从纸漏斗中掉入蒸发皿
引燃剂燃烧产生大量的热，将铝热剂引燃。

4探究结论：
4．1比较最佳引燃方式的标准：
①引燃的实验效果
②引燃剂的安全程度
③实验中的操作难易程度以及所需药品的种类及其所需药品的量的多少。
4．2通过上述的标准，以及自己做实验的亲身体会，本人认为方案六中所述的方法（氯酸钾：0.6g 火柴：3根）是我本次所作实验的最佳引燃方法。
优点： ①所用的药品比较少，并且价格非常便宜。
②操作简单，不需要“大动干戈”。
③实验操作时比较安全。
实验时所出现的问题：
实验时可能会遇到由于火柴受潮而点不燃的情况。

参考文献：
1． 马文浩. 铝热反应的多种引燃剂 [J] .《化学教育》 1995年09期
2．岳金辉. 铝热剂演示实验引火剂的改进[J].《化学教育》 1984年02期
3．曹庆译. 铝热剂实验的改进[J].《化学教育》 1984年01期

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