铝和水蒸气的反应设计

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。

铝热反应铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。

可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）在高热条件下发生的反应。

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其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。

镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。

但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点的金属单质的方法。

可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）或非金属氧化物（如SiO2等）在高热条件下发生的反应。

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，其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。

实验原理镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。

但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。

由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态。

但是，氯酸钾不能用高锰酸钾代替，因为高锰酸钾氧化性太强，高温会和强还原剂镁反应，发生爆炸。

铝热剂：铝与金属氧化物的混合2物（比例约为1:2.95）铝热剂着火点较高，需要引燃。

常见的是用镁条引燃（若氧气不足镁燃烧不充分的话，亦可再混入适量氯酸钾或过氧化钡，但易自燃），亦可用高温喷枪点燃。

实验反应化学方程式:氧化铁:2 Al+Fe2O3=高温= Al2O3+ 2 Fe四氧化三铁:8 Al + 3 Fe3O4=高温= 4 Al2O3+ 9 Fe二氧化锰:4 Al+3 MnO2=高温= 2 Al2O3 + 3Mn五氧化二钒：10 Al + 3 V2O5=高温= 6 V+ 5 Al2O3氧化铬：2 Al+ Cr2O3 =高温= AI2O3 + 2Cr(铝热反应配平技巧：取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8 Al+ 3 Fe3O4 = 4 Al2O3 + 9 Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为8，Fe为9）实验操作1.取一张圆形滤纸，倒入5克干燥的氧化铁粉末，再倒入2克铝粉。

中高温条件下铝镁锂与水反应的热重分析杨卫娟;刘晓伟;张天佑;施伟;刘建忠;周俊虎【摘要】为了探究中高温条件下促进铝水反应的有效方法,利用热重分析仪研究了从室温到1 030℃范围内Al-Mg-Li三元金属合金(Al含量85％)与水蒸气反应时的燃烧特性.实结果表明,700℃通水后TG曲线出现2个明显的质量增加阶.第1阶段从700℃开始,持续时间和增重比例均随着Li含量增加而增加,最高增重速率出现在740℃附近,第2阶段起始温度随着Li含量的增加而升高;样品增重效率随Li含量变化呈现S形变化规律.在11％Li工况时,最大反应速度和燃烧效率都达到峰值.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】5页(P364-368)【关键词】铝水反应;镁;锂;热重分析【作者】杨卫娟;刘晓伟;张天佑;施伟;刘建忠;周俊虎【作者单位】浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】V438金属基燃料因为具有高能量密度的特点，成为下一代水下推进系统的首选燃料[1-3]。

一般的金属基燃料由金属或者金属合金(铝、镁、铝镁合金等)及添加物组成，反应系统通过金属与水直接反应放出大量热来提供动力[4-5]。

铝金属燃料因具有更好的能量特性而受到了广泛关注[6]。

铝水反应需要解决的一个重要问题是，当铝与水反应时，其表面会生成一层致密的氧化铝薄膜(α-Al2O3)，阻止反应的进一步进行[7]。

如何消除氧化铝薄膜的阻碍作用，成为研究者的首要工作目标，一般方法包括通过机械球磨破坏氧化层，添加其他金属形成合金，或者使用小粒径金属粉末等[8-11]。

课题1铝及其化合物的性质一、铝的性质及实验注意事项1．铝与氧气反应实验的注意事项（1）铝片要薄，使用前用细砂纸轻轻打磨掉氧化膜，可用香烟盒或纸制电容器上的铝箔。

（2）反应放出大量热,生成的固体温度较高，集气瓶瓶底盛有少量水或放入细沙,起隔热作用，防止集气瓶炸裂。

(3）铝箔不易直接点燃，火柴有引燃作用,也可改用镁条引燃。

（4)待火柴快要燃烧完时,将铝条伸入盛有氧气的集气瓶.若插入过早或直接将铝箔插入瓶底，会因火柴燃烧消耗较多的氧气或将部分氧气排出瓶外，使铝箔不能充分燃烧。

2．Al3＋、Al(OH）3、Al(OH）错误!间的相互转化由于Al(OH)3具有两性，在不同情况下Al3＋、Al（OH)3、Al（OH）错误!间能相互转化，其转化关系如下：此转化有许多重要应用如选择制备Al(OH）3的最佳途径,判断离子共存问题，用于物质的推断、检验,还经常涉及定量计算。

3．铝热反应的实验注意事项注意事项:①Fe2O3粉末与Al粉要选干燥的，Al粉要用未被氧化的,否则，反应难以进行.②Fe2O3与Al的物质的量之比要控制在1∶2，且二者要混合均匀，以保证Fe2O3与Al都完全反应。

③玻璃漏斗内的纸漏斗要厚一些（如四层纸），并要用水润湿，以防损伤玻璃漏斗。

④承接反应物的蒸发皿内要垫适量细沙，一是防止蒸发皿炸裂,二是防止熔融的固体溅出伤人。

⑤实验装置不要距离人群太近，或将实验在玻璃通风橱内操作，防止人体受伤。

【例1】镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V)与时间(t）的关系如下图所示。

反应中镁和铝的( )A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3解析：由图像可知，两个反应中生成的氢气一样多，说明两种金属提供的电子数目一样多，则镁、铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3，A项正确，B项错误。

镁、铝的摩尔质量之比为8∶9，C项错误。

由图像可知，镁、铝与硫酸反应需要的时间之比为2∶3，则二者的速率之比为3∶2，D项错误。

铝和水蒸气反应一、引言铝是一种常见的金属元素，具有优良的物理和化学性质。

水蒸气是常见的气体形态的水，在许多化学反应中扮演着重要的角色。

铝和水蒸气在高温条件下可以发生反应，生成氢氧化铝和氢气。

这个反应在工业上具有重要的应用，尤其是在处理含铝废水和回收铝资源方面。

本文将对铝和水蒸气反应的机理、影响因素和应用进行详细介绍。

二、铝和水蒸气的反应机理铝和水蒸气的反应可以通过以下化学方程式表示：2Al + 3H2O(g) → Al2O3 + 3H2该反应是一个典型的金属与水蒸气反应生成金属氧化物和氢气的反应。

在高温条件下，铝与水蒸气发生反应，生成氢氧化铝和氢气。

随着反应的进行，生成的氢气逐渐逸出，而氢氧化铝则留在反应体系中。

三、铝和水蒸气反应的影响因素铝和水蒸气反应的影响因素主要包括温度、压力、铝的表面积和杂质等。

1.温度：温度是影响铝和水蒸气反应的重要因素。

在高温条件下，铝和水蒸气的反应速率加快，因此提高温度可以促进反应的进行。

但是，过高的温度会导致生成的氢气和氢氧化铝分解，反而不利于反应的进行。

因此，需要在适当的温度范围内进行反应。

2.压力：压力也是影响铝和水蒸气反应的重要因素。

在一定范围内，提高压力有利于促进反应的进行。

因为增加压力可以提高水蒸气的分压，从而提高水蒸气的浓度，从而促进反应的进行。

但是，过高的压力可能会导致设备承受过大的负荷，从而对设备造成损坏。

因此，需要在合适的压力范围内进行反应。

3.铝的表面积：铝的表面积越大，与水蒸气接触的面积越大，反应速率越快。

因此，增加铝的表面积可以促进反应的进行。

为了增加铝的表面积，可以将铝粉碎成微粒或者采用多孔结构，以增加其与水蒸气的接触面积。

4.杂质：杂质对铝和水蒸气反应的影响较大。

在铝的表面常常会存在一些氧化物或者其它杂质，这些杂质会影响反应的速率和生成物的性质。

因此，在进行铝和水蒸气的反应前，需要对铝表面进行清洁处理，以去除杂质的影响。

四、铝和水蒸气反应的应用铝和水蒸气反应在工业上具有重要的应用价值，主要表现在以下几个方面：1.处理含铝废水：含铝废水对环境和生态系统具有较大的危害。

铝和高温水蒸气反应引言铝和水蒸气是常见的化学反应体系。

在高温条件下，铝与水蒸气发生反应并产生氢气和氧化铝。

本文将对铝和高温水蒸气反应的机理、热力学性质以及工业应用进行探讨。

反应机理铝和高温水蒸气反应的机理主要包括以下几个步骤： 1. 首先，铝与水蒸气发生表面吸附作用，水蒸气中的氧分子吸附在铝的表面上。

2. 吸附的氧分子进一步与铝表面的金属铝原子发生反应，生成氧化铝。

反应生成的氧化铝在铝表面形成一层氧化膜。

3. 水蒸气中的氢分子也可以吸附在铝的表面上，并通过与氧化铝反应释放出氢气。

热力学性质铝和高温水蒸气反应的热力学性质对于反应的进行和热量平衡有重要影响。

1. 反应的焓变：铝和水蒸气反应时，释放出大量的热量。

这是因为铝和氧之间的化学键能比铝和氢之间的化学键能更强，生成氧化铝是一个放热反应。

2. 反应的熵变：铝和水蒸气反应时，生成的氧化铝比反应物铝和水蒸气的熵更低。

这意味着反应会导致系统的熵减小，属于熵减反应。

3. 反应的自由能变化：由于反应的焓变为负，而熵变为正，根据ΔG = ΔH - TΔS的表达式，可以确定在适当的温度下，反应的自由能变化ΔG为负，反应是自发进行的。

工业应用铝和高温水蒸气反应在工业上有广泛的应用。

1. 燃料电池：铝和高温水蒸气反应是一种重要的燃料电池反应。

在燃料电池中，铝和水蒸气作为燃料供给给电池，并通过反应产生氢气作为燃料电池的燃料，同时生成的氧化铝可以被回收利用。

2. 金属加工：铝和高温水蒸气反应也可以用于金属加工领域。

例如，在铝合金焊接过程中，通过在焊接区域提供高温水蒸气，可以促进铝合金的熔化和扩散，提高焊接质量。

3. 燃料发动机：铝和高温水蒸气反应可以作为燃料发动机的推进剂。

将水蒸气和铝粉混合后点燃，可以产生大量的氢气，作为燃料发动机的燃烧源。

实验条件与影响因素铝和高温水蒸气反应的效果受到多种因素的影响。

1. 反应温度：反应温度是影响反应速率和产物选择的重要因素。

高中化学必修一铝的教案知识目标：1. 了解铝的性质、制取和用途。

2. 掌握铝的化合式、性质及应用。

3. 熟悉铝的氧化、还原反应。

能力目标：1. 能够通过实验加深对铝和其化合物的认识。

2. 能够根据所学知识解决相关问题。

情感目标：1. 培养学生对化学实验的兴趣和爱好。

2. 培养学生的观察与思考能力。

教学重点：1. 铝的性质、制取和用途。

2. 铝的化合式、性质及应用。

教学难点：1. 铝的氧化、还原反应。

教具准备：1. 黑板、粉笔、教材、实验器材。

教学过程：第一步：导入(5分钟)以铝的应用为切入点，引导学生思考铝在生活中的重要性，并进行铝制品的展示，激发学生对铝的兴趣。

第二步：铝的性质、制取和用途(10分钟)介绍铝的物理性质、化学性质以及制取方法和广泛用途，让学生对铝的重要性有更深入的了解。

第三步：铝的化合物(15分钟)介绍铝的一些常见化合物，如氧化铝、硫酸铝等的性质和应用，让学生掌握铝的化学性质及应用。

第四步：实验操作(20分钟)进行铝的氧化实验和还原实验，通过实验让学生亲自操作、观察，加深对铝的认识。

第五步：讨论总结(10分钟)让学生回顾本节课的学习内容，总结铝及其化合物的性质、应用及相关反应。

提出问题，引导学生思考。

第六步：作业布置(5分钟)布置相关练习题，巩固学生的学习成果，激发学生的学习兴趣。

教学反思：通过本节课的教学，学生能够全面了解铝及其化合物的性质、应用和相关反应。

通过实验操作，能够加深学生对铝的认识，培养学生的实验技能和观察思考能力。

通过讨论总结，能够提高学生的学习效果，激发学生的自主学习能力。

铝灰产生氨气的条件-概述说明以及解释1.引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2.正文2.1 铝灰的成分铝灰是一种由氧化铝、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化钠、氧化铁等多种化合物组成的产物。

其中，氧化铝是铝灰的主要成分，占据了其总质量的大部分。

除了氧化铝之外，铝灰还可能含有少量的氧化铁、氢氧化铝等杂质。

这些成分的具体含量会受到生产工艺和原料特性的影响，因此铝灰的成分会有一定的变化。

铝灰的成分对其产生氨气的条件具有重要影响，接下来将会对此进行详细的探讨。

2.2 铝灰与氨气产生的关系铝灰是一种重要的化工原料，通常由氧化铝和其他杂质组成。

在特定的条件下，铝灰会产生氨气，这种现象主要是由于铝灰中含有的氮化合物在一定温度下与水蒸气发生反应所致。

铝灰中主要含有的氮化合物是氨基酸和蛋白质等有机物质，这些有机物质在高温下会分解释放出挥发性氮化物。

而在潮湿的环境中，这些挥发性氮化物与水分子发生化学反应生成氨气。

此外，铝灰中可能还含有铝氧化物和铝基化合物等对产生氨气具有影响的物质。

总的来说，铝灰与氨气产生的关系主要取决于铝灰中所含的氮化合物的种类和含量，以及环境条件如温度和湿度等。

在适当的条件下，铝灰可以产生大量的氨气，因此对铝灰中氮化合物的检测和控制是非常重要的。

对铝灰产生氨气的条件的研究可以为工业生产提供参考，也有助于保护环境和人体健康。

2.3 影响铝灰产生氨气的条件铝灰产生氨气的条件是受到多种因素的影响的。

以下是一些影响铝灰产生氨气的条件的因素：2.3.1 温度温度是影响铝灰产生氨气的重要因素之一。

在适宜的温度条件下，铝灰中的氨化物会更容易分解释放氨气。

通常来说，较高的温度有利于氨气的产生，而较低的温度则会减缓氨气的产生速度。

2.3.2 湿度湿度也会对铝灰产生氨气产生影响。

较高的湿度会促进铝灰中氨化物的分解，加速氨气的释放。

而较低的湿度则会使铝灰中的氨化物分解速率减慢，从而影响氨气的产生。

2.3.3 压力压力的变化也会对铝灰产生氨气产生影响。

第二章铝合金熔炼第一节铝合金的某些物理化学特性¾为了掌握铝合金熔炼工艺，首先了解铝合金的物理化学特性是十分必要的。

一、铝—氧反应¾铝与氧的亲和力很大，容易氧化，但于500～900℃范围内，在纯铝表面将形成一层不溶于铝液的、难熔的、致密的γ－Al2O3膜，这层致密膜能阻止铝液的继续氧化。

¾这一特性对熔炼工作带来很大方便，不需要采用特殊的防氧化措施(铝—镁类合金除外)。

¾γ－Al2O3的比重为3.47，其吸湿性显著，这就要求在熔炼中不要把这层膜搅入铝液，特别是在熔炼后期更应注意，以免增加铝液中的氧化夹杂和吸气。

¾加入合金元素对铝合金的氧化有一定的影响，其影响与加入的元素使氧化膜呈现的结构(如呈致密膜或疏松膜)以及对氧的亲和力的大小有关。

¾当在铝中加入硅、铜、锌、锰、镍等合金元素时，对铝合金氧化影响极小，因为这些元素与氧的亲和力较小，而且上述元素加入铝后，表面膜将变为由这些元素的氧化物在γ－Al2O3中的固溶体(γ－Al2O3·MeO 尖晶石型化合物)所组成，此时合金的表面膜仍是致密的，能够阻止铝合金液的继续氧化。

¾与此相反，当在铝中加入碱土或碱金属元素(如镁、钠、钙等)时，由于这些元素较铝更为活泼，它们对氧的亲和力比铝的大，因此将优先氧化。

¾而且这些元素大都为表面活性物质，常富集在铝液表面，即使加入量不大时，在表面膜中这些元素氧化物的数量也会急剧增加。

¾例如当加入镁量≥1.5%时，表面膜已全为氧化镁所组成。

由于这些元素氧化物组成的表面膜是疏松的，因此不能阻止铝合金液的继续氧化。

¾铝—镁合金(如ZL-301合金等)很易氧化，但在这类合金中加入少量的铍(0.03～0.07%Be)后，能提高其抗氧化性，因为在铝液中铍是表面活性物质，所以富集在铝液表面，且铍的原子体积小，扩散速度大，铍原子渗入MgO膜的松孔裂纹中并氧化为BeO(铍是很活泼的)，起了填补膜中孔隙的作用，而使形成完整的致密膜。