La reacción de termita se utiliza a menudo para fundir metales de alto punto de fusión y es una reacción exotérmica.
Ecuación química de reacción experimental:
Óxido de hierro:
2Al Fe2O3=Al2O3 2Fe
Fe3O3:
8Al 3Fe3O4=4Al2O3 9Fe
Dióxido de manganeso:
4Al 3MnO2=2Al2O3 3Mn
(Las condiciones de reacción son todas de alta temperatura)
(Habilidades de recorte para la reacción de termita: tome el mínimo común múltiplo de oxígeno en ambos lados del óxido en el reactivo y el producto, y podrá recortar rápidamente. Por ejemplo, en 8Al 3Fe3O4 = 4Al2O3 9Fe, el mínimo común múltiplo de oxígeno en Fe3O4 y Al2O3 es 12, por lo que Fe3O4 debe ser 4 antes que 3Al2O3, Al en la parte inferior es 4 y Fe es 9)
Operación experimental:
1. papel, verter 5 g y hornear polvo de óxido de hierro seco y 2 g de polvo de aluminio.
2. Mezclar los dos uniformemente. Dobla dos trozos de papel de filtro redondo en forma de embudo, saca un trozo, corta un agujero en la parte inferior, humedécelo con agua y luego cúbrelo con el otro trozo de embudo para que queden cuatro capas alrededor.
3. Colóquelo sobre el anillo de hierro, coloque un plato de evaporación lleno de arena debajo, coloque el polvo de óxido de hierro y el polvo de aluminio mezclados uniformemente en el embudo de papel, agregue una pequeña cantidad de clorato de potasio encima. y ponlo en medio de la mezcla Introduce una varilla de magnesio, enciéndelo y observa lo que pasa.
4. Se puede observar que la varilla de magnesio arde violentamente y libera una cierta cantidad de calor, lo que hace que el polvo de óxido de hierro y el polvo de aluminio reaccionen violentamente a una temperatura más alta, liberando una gran cantidad de calor. Al mismo tiempo, el embudo de papel se quemó y una parte del material fundido cayó a la arena. Una vez que la masa fundida se ha enfriado, se elimina la capa exterior de escoria. Si miras con atención, puedes ver cómo caen las perlas de hierro, lo que se llama reacción de termita. Esta reacción produce óxido de hierro y aluminio.
Utilizando la fuerte reducibilidad del aluminio y la propiedad de que el aluminio puede liberar una gran cantidad de calor cuando se convierte en alúmina, el polvo de aluminio se usa a menudo en la industria para reducir ciertos óxidos refractarios, lo que se llama reacción de termita.
Por ejemplo, al soldar rieles, la gente suele encender una mezcla de polvo de aluminio y óxido de hierro. Debido a que la reacción libera mucho calor, el hierro desplazado sale en estado fundido. Deje que el hierro fundido fluya hacia los huecos de los rieles. Después de enfriarse, los rieles estarán firmemente unidos.
Además, la reacción de termita también puede referirse a la sustitución del aluminio por los óxidos de otros elementos metálicos (como el manganeso) para sustituir este elemento metálico.
Precauciones durante el experimento:
En primer lugar, la reacción de las termitas tiene ciertos peligros. Si no existen medidas buenas y efectivas de prevención de incendios y resistencia a altas temperaturas, no es adecuado realizar este experimento en casa o en interiores, de lo contrario puede provocar fácilmente quemaduras químicas, explosiones químicas y otros accidentes. Si está interesado en la termita, puede optar por realizar experimentos al aire libre o en una habitación segura con medidas de prevención de incendios. También se recomienda utilizar óxido de hierro como óxido metálico y controlar estrictamente la cantidad de reactivos. Se recomienda que el polvo de aluminio sea ligeramente excesivo para permitir que el óxido metálico reaccione por completo. Cuando utilice varillas de magnesio, tenga en cuenta que las varillas de magnesio deben estar pulidas y brillantes, y deben medir unos 10 cm. Si es demasiado corto, no calentará lo suficiente, y si es demasiado largo, no se quemará y además provocará residuos. Se recomienda no añadir agua al recipiente, de lo contrario el hidrógeno descompuesto por el agua a altas temperaturas puede provocar fácilmente una explosión química. Nunca coloque artículos inflamables, combustibles o explosivos, como vidrio, cerca de reactivos. Cuando se utiliza clorato de potasio como oxidante, no se debe aumentar la dosis, de lo contrario se producirán explosiones físicas y químicas. Antes de encender el reactivo, evacue a las personas circundantes y mantenga la distancia.
Al encender la cinta de magnesio, puede utilizar un encendedor de alta temperatura, una pistola de llama o una lámpara de alcohol. Cuando descubres que la barra de magnesio se vuelve negra y aparecen chispas, significa que la barra de magnesio ha absorbido suficiente calor y está a punto de arder. En este momento, es necesario continuar calentando y prepararse para la evacuación. Una vez encendida la cinta de magnesio, se debe separar lo antes posible. Los experimentadores deben usar gafas de sol o equipo antideslumbrante para observar los fenómenos experimentales y evitar que sus ojos se quemen con la fuerte luz de la reacción de la termita. Está absolutamente prohibido observar fenómenos de reacción cerca de reactivos.
Durante la reacción, se expulsará metal fundido a alta temperatura, entre 900 y 1500 grados Celsius. En este momento, las personas que lo rodean deben estar aisladas y no se les debe permitir acercarse. Después de la reacción, no lo viertas con agua y espera a que se enfríe de forma natural.
Se recomienda no utilizar una cámara para tomar fotografías de óxidos metálicos que son propensos a reacciones violentas durante la reacción, como el dióxido de manganeso. Si necesita tomar fotografías para analizarlas, es mejor utilizar una lente anti-luz fuerte o instalar una película negra en la lente.
Después del enfriamiento, el metal reducido se puede ver y se puede recoger o reutilizar.