Question

某化學(xué)興趣小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了《鋁  金屬材料》一節(jié)后，產(chǎn)生了濃厚的實(shí)驗(yàn)探究興趣，欲對(duì)鋁熱反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。下面是他們活動(dòng)的一則案例，請(qǐng)你幫助完成相關(guān)的內(nèi)容，回答有關(guān)問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>1.觀察鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)鋁的還原性及其應(yīng)用。
2.提高設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力及觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)。
實(shí)驗(yàn)原理
鋁具有較強(qiáng)的還原性，在高溫下，能把沒(méi)有它活潑的金屬?gòu)钠溲趸�物中還原出來(lái)。
金屬氧化物+鋁金屬+氧化鋁
還原性：鋁>金屬
儀器和藥品
蒸發(fā)皿、鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、小試管、燒杯、藥匙、坩堝鉗、鑷子、剪刀、火柴、砂紙、濾紙、長(zhǎng)鐵釘、砂子、三氧化二鐵、鋁粉、鎂條、氯酸鉀。
實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)
鋁是一種活潑金屬，可能與其他金屬的氧化物發(fā)生置換反應(yīng)。
實(shí)驗(yàn)操作
甲同學(xué)在如圖所示裝置中加入藥品（蒸發(fā)皿內(nèi)盛有砂子）。

該同學(xué)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是__________________。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
上述實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象是_______________。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在高溫下，鋁與氧化鐵反應(yīng)，放出大量的熱。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________。
提出問(wèn)題
乙同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)存在幾點(diǎn)明顯不足：
1.因?yàn)V紙的遮擋、燃燒生成大量的煙和反應(yīng)速率過(guò)快等而不易觀察清楚紅熱現(xiàn)象。
2.鐵珠四濺，容易發(fā)生事故。
實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)積極思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，取得了良好的效果。其改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如下：

如上圖所示連好裝置，加好藥品。其中蒸發(fā)皿中盛滿砂子（用水潤(rùn)濕），在小試管內(nèi)裝入1/3干燥的砂子。用鑷子向砂子中插入兩支去掉釘帽的鐵釘，將鐵釘約1/4部分留在砂子外并用鑷子將其靠緊。在砂子上面裝滿氧化鐵和鋁粉的混合物。在小試管上部放入少量氯酸鉀粉末，并在其中插入一根鎂條，點(diǎn)燃鎂條。反應(yīng)完全后，用坩堝鉗夾住小試管的上端并將其敲斷，倒出砂子并取出已焊接在一起的兩支鐵釘。
觀察與思考
1.實(shí)驗(yàn)中氯酸鉀和鎂條的作用是什么？
2.你認(rèn)為改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)具有的優(yōu)點(diǎn)是：_______________。
3.鋁熱反應(yīng)有什么用途？

Answer 1

加少量KClO₃，插上鎂條并將其點(diǎn)燃;  “紙漏斗”內(nèi)混合物立即劇烈反應(yīng)，發(fā)出耀眼的光芒，產(chǎn)生大量的煙。“紙漏斗”被燒破，有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)砂上。液珠冷卻后變?yōu)楹谏�固體;  Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe）;
1.實(shí)驗(yàn)中氯酸鉀和鎂條的作用：鎂條引燃，氯酸鉀做氧化劑，且分解產(chǎn)生的氧氣助燃鎂條，使溫度升高，引發(fā)鋁熱反應(yīng)。即氯酸鉀和鎂條做鋁熱反應(yīng)的引發(fā)劑。
2.（1）現(xiàn)象明顯：由于試管透明，當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始后，容易觀察到以下現(xiàn)象：①整個(gè)紅熱過(guò)程以及鐵水生成和自上而下的熔化流動(dòng)；②紅熱的鐵水將部分埋在鋁熱劑中的鐵釘焊接在一起。
（2）成功率高、安全性好：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)鐵珠迸濺
3.鋁熱反應(yīng)的用途：（1）焊接鋼軌；（2）冶煉活潑性比鋁弱的難熔金屬如釩、鉻、錳等；（3）定向爆破；（4）軍事等。］

【試題分析】