高校化学  西湘高等学校 化学 実験   


 2004年4月から,神奈川県立西湘高等学校の『化学I』『化学II』で行った実験を紹介します。

                テルミット反応  Thermite Reaction


目的  アルミ粉末による還元反応であるテルミット反応を見る
       (近藤敏秋,化学と教育,1993)(田中晃二,化学と教育,1992)

器具  スタンド  マッフル  ビーカー 乳鉢 乳棒 ガラス棒 薬さじ  はさみ
     磁石 チャッカマン  薬包紙 ろ紙(No.2、11cm) セロテープ
試薬  アルミニウム粉末、酸化鉄(V)、過マンガン酸カリウム、マグネシウムリボン

操作と結果 
 (1) ろ紙(No.2,11cm)を3枚重ね、四つに折って円錐(ロート状)を作る。
  同様にもう一つ作る。出来た二つの円錐を交互に重ね、セロテープで固定する。薄いろ紙を使うと厚みが足りず危険である。
 (2) その中によく乾燥した酸化鉄(III)10gmアルミニウム粉4gを乳鉢の中でよくかき混ぜてから入れる。
  表面を薬さじで軽く押し平らにする。
 (3) 中央部を直径7mmのガラス棒で深さ1cmほどの穴を作り、その中に点火剤(Al粉0.2g、過マンガン酸カリウム粉0.5gの混合物)を薬包紙の上で静かにかき混ぜてから(薬品混合物をすり潰してはいけない。過マンガン酸カリウムは秤量前に乳鉢で粉末にしておく)、穴が埋まるように入れる。
 (4) マグネシウムリボンを15cmぐらいに切て、一方の先端を点火しやすいようにはさみで数箇所切り込みを入れ、もう一方の端を点火剤を入れた中央部に差し込む。
 (5) マッフルから10cmぐらい離した真下に、中底にろ紙を2枚重ねて敷き、水を満たした1Lビーカーを置く。
 (6) チャッカマンで導火線であるマグネシウムリボンに先端に点火する。点火したら3m以上離れる。
 (7) 激しく反応し、融解した鉄が水中へ落下する。水中で鉄が冷却したら、取り出して磁石をちかづけてみる。

 反応中に融解した鉄の一部が飛び散るので下にベニヤ板を敷く。


[池田註]
 (1)水中でなく、砂の上に落すと融解した鉄の様子がよく見える。
 (2)点火剤として過マンガン酸カリウムとアルミニウム粉を用いなくても、マグネシウムリボンだけでも、点火する。
 マンガンは環境毒性の観点から用いない方が良い。
 
 テルミット反応と得られる金属塊の大きさ (田中,1992年より)

酸化物量 g Al粉末量 g 反応性 得られる金属塊
Fe2O3 10 4
MnO2  10 4 得られない
Cr2O3  5 2 得られない
CuO   0.1 0.25 爆発的 得られない
NiO    12 3.5 小から中
V2O5  5.5 3 小から中



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