化學(xué)課外實(shí)驗(yàn)管理論文
時(shí)間:2022-08-04 10:58:00
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能自燃的金屬
【原理】有些金屬處于極細(xì)的粉末狀態(tài)時(shí),能在空氣中自燃。這類(lèi)活性較強(qiáng)的金屬粉末一般要用化學(xué)方法制得。例如,能自燃的鐵粉,可以用草酸亞鐵加熱分解制得,反應(yīng)式是
FeC2O4·2H2OCO↑+CO2↑+2H2O+FeO
3FeOFe2O3+Fe
4FeOFe3O4+Fe
得到的鐵粉表面積很大,在室溫下遇到空氣會(huì)發(fā)生激烈的氧化還原反應(yīng),放出大量的熱而燃燒起來(lái),反應(yīng)式是
4Fe+3O2=2Fe2O3
【準(zhǔn)備】
(1)實(shí)驗(yàn)室里如沒(méi)有草酸亞鐵,可以自制。配制一定濃度的草酸溶液和亞鐵鹽溶液(如FeCl2、FeSO4),使這兩溶液以等摩爾混合,就能得到黃色的草酸亞鐵沉淀。然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥等處理,得到粉末狀草酸亞鐵,可以裝在瓶里長(zhǎng)期保存。
(2)為了防止加熱時(shí)鐵粉跟空氣接觸而發(fā)生反應(yīng),試管口要配一個(gè)單孔塞子,孔里插一段細(xì)玻管,用來(lái)阻止外面的空氣進(jìn)入反應(yīng)管。
【操作】
(1)在大試管中加入約4藥匙粉狀草酸亞鐵,塞上帶有導(dǎo)管的塞子,再固定在鐵架臺(tái)上(見(jiàn)下圖)。
(2)用煤氣燈(也可以用酒精燈)較徹底地預(yù)熱準(zhǔn)備好的試管,然后加熱試管尾部,使草酸亞鐵慢慢地分解。實(shí)驗(yàn)時(shí)管口如果出現(xiàn)冷凝水珠,可再次在試管前端加熱,盡量趕去水分。
(3)加熱到發(fā)生反應(yīng)時(shí),試管內(nèi)粉末會(huì)出現(xiàn)翻騰現(xiàn)象,隨之黃色粉末慢慢變黑。到試劑呈黑色而不再有翻騰現(xiàn)象時(shí),停止加熱,留在試管里的是自燃鐵粉。
(4)趁熱取下帶導(dǎo)管的塞子,重新塞上橡皮塞,讓它自然冷卻。冷卻后再檢查一下塞子是否漏氣,要保證在演示前沒(méi)有空氣混入。如果存放時(shí)間較長(zhǎng),最好用蠟封住塞子和管口的相接邊。
(5)實(shí)驗(yàn)時(shí)先把鐵粉堆放在近試管口處,再拔下塞子,立即使鐵粉分批輕輕撒出。鐵粉在空氣中下落時(shí)發(fā)生自燃,產(chǎn)生一束束火花。
【說(shuō)明】
(1)在制取自燃鐵粉時(shí)有大量氣體產(chǎn)生,極可能發(fā)生沖料現(xiàn)象,所以試管口應(yīng)向上傾斜。為了防止凝冷水回落而使試管破裂,所用試劑應(yīng)充分干燥。此外,還應(yīng)選用硬質(zhì)試管,同時(shí)在反應(yīng)前對(duì)整個(gè)試管作較徹底的預(yù)熱。
(2)撒出的鐵粉在空氣中自燃的時(shí)間較長(zhǎng),不能把它撒在地毯或木質(zhì)地板上。
(3)做鉛粉的自燃實(shí)驗(yàn)時(shí),取硝酸鉛60g溶于100g水中。再取酒石酸鉀鈉45g,溶于100g水中。這兩種溶液混合后得到酒石酸鉛的沉淀。把沉淀洗滌2~3次,再抽濾、干燥,即得粉末狀酒石酸鉛試劑。用酒石酸鉛制取自燃鉛粉以及表演鉛粉自燃的裝置和方法,與上述用草酸亞鐵加熱制自燃鐵粉的實(shí)驗(yàn)相同。酒石酸鉛受熱分解而得到自燃鉛粉的化學(xué)反應(yīng)式是
PbC4H4O6Pb+2C+2CO2↑+2H2O↑
(4)把草酸鎳放在上述裝置的試管內(nèi),用加熱草酸亞鐵相同的方法操作,能制得自燃鎳粉。自燃鎳粉也能在空氣中迅速自燃。下面是自制草酸鎳的方法。取0.5mol/L硫酸鎳(NiSO4)溶液和0.5mol/L草酸溶液以等體積混合,攪拌后有淡綠色的草酸鎳沉淀生成。再將沉淀洗滌、過(guò)濾、干燥(當(dāng)pH達(dá)到7時(shí),放在烘箱內(nèi)在50℃下烘干)即可。由草酸鎳制得自燃鎳粉的反應(yīng)式是
NiC2O4Ni+2CO2↑
自燃鎳粉封存及表演的方法同上述自燃鐵粉實(shí)驗(yàn)。