Al fe2o3 al2o3 fe q: Дать характеристику химической реакции по всем известным признакам 2АL+Fe2O3=2Fe+AL2O3+Q

Содержание

Классификация химических реакций. Признаки химических реакций

Похожие презентации:

Сложные эфиры. Жиры

Физические, химические свойства предельных и непредельных карбоновых кислот, получение

Газовая хроматография

Хроматографические методы анализа

Искусственные алмазы

Титриметрические методы анализа

Биохимия гормонов

Антисептики и дезинфицирующие средства. (Лекция 6)

Клиническая фармакология антибактериальных препаратов

Биохимия соединительной ткани

Классификация
химических реакций
Цель: обобщить химические процессы
и провести их классификацию по
различным признакам.
ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ это процессы, в результате
которых из одних веществ
образуются другие,
отличающиеся по составу,
строению и свойствам.
Признаки химических реакций
Изменение цвета
Изменение запаха
Выделение газа
Образование или растворение осадка
Выделение или поглощение энергии
Найдите правильную запись
химической реакции

2.
3.
4.
5.
6.
СН4 = С + Н2
NO + O2 = NO2 + Q
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ — Q
CuCl2 + Mg = MgCl3 + Cu
Mg + O2 = MgO — Q
FeO + HCl = FeCl2 + h3O + Q
Классификация химических реакций
по числу и составу исходных и полученных веществ
Реакции соединения – это реакции, при
которых из двух и более веществ образуется
одно более сложное вещество.
2 Fe + 3 Cl2
to
=
+3 -1
2 FeCl 3
4 NO2 + 2 h3O + O2 = 4 HNO3
Реакции разложения – это реакции, при
которых из одного сложного вещества
образуется несколько новых веществ.
свет
2AgBr = 2Ag + Br2
to
2 KMnO4 = O2 ↑ + MnO2 + K2MnO4
Реакции замещения – это реакции, при
которых атомы простого вещества замещают
атомы одного из элементов в сложном
веществе.
2 Na + 2h3O = 2 NaOH + h3↑
2+ ─
Fe +2 HCl = FeCl2 + h3↑
Реакции обмена – это реакции, при которых
два сложных вещества обмениваются своими

составными частями.
2+ 2-
+
—
K2SO4 + BaCl2= BaSO4 ↓ + 2 KCl
+
—
Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + h3СO3
CO2↑
Н2O
Классификация химических реакций
по изменению степеней окисления элементов
Окислительно – восстановительные реакции –
это реакции, идущие с изменением степени
окисления элементов.

0
0
+2 -2
2Cu + O2 = 2 CuO
0
Cu — 2 e0
O2 + 4 e —
+2
Cu
2
-2 4 1
2O
окисление, восстановитель
восстановление, окислитель
Реакции без изменения степеней окисления элементов
+5 -2
+1 -2
+1+5 -2
P2O5 + 3 h3O = 2 h4PO4
+1 -2
+1 -2
+1-2+1
Li2O + h3O = 2 LiOH
+1+5-2
+1-2+1 +1+5-2
+1-2
HNO3 + KOH= KNO3 + h3O
Классификация химических реакций
по поглощению или выделению энергии
Экзотермические реакции- это реакции ,
протекающие с выделением теплоты.
to
Сh5 + 2 O2 = CO2 + 2 h3O + 880кДж
Эндотермические реакции- это реакции ,
протекающие с поглощением теплоты.
to
N2 + O2 = 2 NO — 180 кДж
Химические уравнения, в которых указан тепловой
эффект реакции, называют термохимическими.
Классификация химических реакций
по наличию или отсутствию катализатора
Реакции каталитические
MnO2
2 h3O2
O2↑ + 2 h3O
Реакции некаталитические
+3
to
2 Al(OH)3 =
+3
-2
Al 2 O3 + 3 h3O
Характеристика реакции синтеза аммиака
0
0
p, t, Fe – 3 +1
N2 (г) + 3h3 (г)
2 Nh4 (г) + Q
Реакция:
• по числу исходных и образующихся веществ:
реакция соединения
• по изменению степеней окисления элементов:
окислительно — восстановительная
• по тепловому эффекту:
экзотермическая
• по наличию катализатора:
каталитическая
.

По фазовому составу гетерогенная
1. Расставьте коэффициенты в приведенных ниже
схемах химических реакций. Дайте характеристику
каждой из четырех химических реакций с точки
зрения различных классификаций.
1. Н2 + N2 = Nh4 ↑ + Q
2. Al + Fe2O3 = Al2O3 + Fe + Q
3. CaCO3 = CaO + CO2↑ — Q
4. NaOH + h3SO4 = Na2SO4 + h3O + Q
2. Горение аммиака
4Nh4(г) + 3O2(г) = 2N2(г) + 6h3O(ж) +Q
является реакцией
1)соединения, каталитической, эндотермической
2)замещения, каталитической, экзотермической
3)окислительно-восстановительной,
некаталитической, экзотермической
4)обмена, некаталитической, эндотермической

English Русский Правила

Термитная реакция: алюминий реагирует с оксидом железа (III)

Реакция оксида железа (III) и алюминия инициируется под действием тепла, выделяемого небольшим количеством «стартовой смеси». Эта реакция представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, единственную реакцию замещения, производящую большое количество тепла (пламя и искры) и поток расплавленного железа и оксида алюминия, который выливается из отверстия на дне котла в песок.

Сбалансированное химическое уравнение для этой реакции:

2 AL ( S ) +FE ₂ O ₃ ( S ) -> 2FE (S ) +AL ₂ O ₃ ( S ) +850 кд/ д./ моль

Примечания к учебному плану

Эта химическая реакция может быть использована для демонстрации экзотермической реакции, одиночной реакции замещения или окисления-восстановления, а также связи между ∆H , рассчитанным для этой реакции с использованием теплоты образования и закона Гесса и расчетом ∆H для этой реакции с использованием q _rxn = mc∆T и моли ограничивающего реагента. Эта реакция также иллюстрирует роль энергии активации в химической реакции. Термитная смесь должна быть нагрета до высокой температуры, прежде чем она начнет реагировать.

Чтобы определить, сколько тепловой энергии выделяется в этой реакции, можно использовать значения теплоты образования и закон Гесса.

http://www.ilpi.com/genchem/demo/thermite/index. html

Вещество	H _f ^o (kJ/mol)
Fe ₂ O ₃ (s)	-822.2
Al(s)	0
Al ₂ O ₃ (S)	-1,669,8
FE (S)	0

По определению, H _F ^O из элемента в его стандартном штате.

2 Al(т) + Fe ₂ O ₃ (т) —> 2Fe (т) + Al ₂ O ₃ (s)

H для этой реакции представляет собой сумму H _f ^o продуктов — сумму H _f ^o реагентов (умножая каждый на свой стехиометрический коэффициент в уравнении уравновешенной реакции), т.е.: _f ^o _Fe ) — (1 моль)(H _f ^o _Fe2O3 ) — (2 моль)(H _f ^o _Al )

H ^o _rxn +(1 моль)/09(-8 6 моль)(-1 моль) ) — (1 моль)(-822,2 кДж/моль) — (2моль)(0 кДж/моль)

H ^o _rxn = -847,6 кДж

Температура плавления железа 1530°C ( или 2790°F).

Цели обучения

1. Химическая реакция в этой демонстрации является примером экзотермической реакции, ∆H _rxn отрицательный.

2. Чтобы инициировать эту реакцию, необходимо подать энергию активации (тепло).

3. В результате химической реакции выделяется тепло, а «окружение» получает тепло.

4. Значения теплоты образования, ∆H° _f , можно использовать для расчета ∆H этой реакции по закону Гесса.

5. ∆H этой реакции можно оценить, измерив массу термитной смеси и зная начальную и конечную температуру и удельную теплоемкость, рассчитав q _{реакция} , затем расчет ∆H _{реакция} .

6. Эта реакция иллюстрирует металлургию железа.

Эта демонстрация может быть выполнена только обученным демонстратором лекций по химии. Химическая реакция в этой демонстрации очень экзотермическая, и необходимо соблюдать крайние меры безопасности, чтобы свести к минимуму риск для зрителей. Используйте только минимальное количество реагентов, подходящее для иллюстрации реакции. Выделите около 10 минут для выполнения этой демонстрации.

Время выполнения

Для этого проекта требуется один день выполнения.

Процедура

Из-за сильного нагрева во время этой демонстрации необходимо соблюдать особую осторожность и тщательно следовать всем инструкциям, особенно инструкциям по технике безопасности. Установка состоит из небольшого глиняного цветочного горшка во вторичной защитной оболочке (используемой нами специальной стальной конструкции или другого цветочного горшка), подвешенного кольцом над стальным ведром с несколькими килограммами сухого песка. Другой цветочный горшок втыкается в песок в ведро для сбора расплавленного железа и шлака. Кольцо большего размера используется для того, чтобы цветочный горшок с реакционной смесью не расплескался, если зажим кольца ослабнет. Внутри цветочного горшка находится смесь порошкообразного алюминия и оксида железа. В небольшом углублении в центре термитной смеси находится небольшое количество порошка «термитного стартера». Я не уверен, что в порошке. Через термитный стартовый порошок в термитную смесь вставлена полоска магниевой ленты. Чтобы инициировать реакцию, демонстратор лекций поджигает магниевую ленту пропановой горелкой. Лента магния воспламеняет термитную стартовую смесь, которая, в свою очередь, воспламеняет термитную смесь. В чрезвычайно экзотермической реакции алюминий восстанавливает железо в оксиде железа. Вырабатываемого тепла достаточно, чтобы расплавить железо и оксид алюминия. Струя расплавленного железа и оксида алюминия выливается из отверстия на дне вазона в другой вазон на песке в ведре.

Сноски

Ссылки

Шахашири, Б. З. В Химические демонстрации: пособие для учителей химии; Издательство Висконсинского университета: 1983; Том. 1, с. 85-89.

Арнаис, Ф. Дж.; Агуадо, Р .; Arnáiz, S. Микромасштабная термитная реакция J. Chem. Образование . 1998, 75(12), 1630.

Синтез монолитных композитных аэрогелей Fe2O3-Al2O3 методом сублимационной сушки с органическим растворителем

На этой странице

РезюмеВведениеЭкспериментальныеРезультатыВыводыБлагодарностиСсылкиАвторское правоСтатьи по теме

Монолитный Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ композитные аэрогели были успешно приготовлены методом сублимационной сушки органическим растворителем. Результаты показывают, что при добавлении в аэрогель оксида алюминия нужного количества оксида железа образуется новая фаза. На ПЭМ-изображениях видно, что формируется структура челночного типа длиной около 15 нм, что приводит к высокой площади поверхности композитного аэрогеля.

1. Введение

Аэрогель представляет собой чрезвычайно пористый материал, полученный с использованием воздуха, заменяющего жидкий компонент влажного геля [1–3]. Его уникальная структура обуславливает исключительные свойства, такие как низкая плотность, большая пористость, низкая теплопроводность и высокая удельная поверхность, благодаря чему ему уделяется большое внимание в широком диапазоне применений [4–8]. В частности, аэрогель оксида алюминия, обеспечивающий теплоизоляцию в широком диапазоне температур и большую удельную поверхность, был бы очень полезным материалом [9].–12]. Для того, чтобы лучше наносить его на некоторые конкретные области, нам нужно добавить другие специальные материалы для улучшения характеристик аэрогеля оксида алюминия. После добавления оксида железа аэрогель из оксида алюминия демонстрирует высокую магнитную прочность и пористость. Так, композитный аэрогель Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ может быть использован в качестве абсорбента, магнитного носителя и высокоэффективного катализатора реакций [13, 14]. Кроме того, этот композитный аэрогель был использован для реакции селективного гидрирования диоксида серы из-за хороших теплоизоляционных характеристик [15]. Но приготовление монолитного мезопористого композитного аэрогеля с узким распределением пор по размерам очень сложно. Недавно мы разработали новый метод сушки для приготовления аэрогелей с неорганическими оксидами. Это метод сублимационной сушки органических растворителей (ОССД) [16]. Этот метод позволяет избежать влияния поверхностного натяжения газожидкостного фазового превращения в процессе сушки.

В этой статье мы применили его для приготовления стабильных композитных аэрогелей Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ с различным соотношением оксида железа и исследовали влияние оксида железа на аэрогель оксида алюминия с помощью рентгеновского излучения. дифракция (XRD), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR), изотермы сорбции азота и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ).

2. Экспериментальный

2.1. Подготовка

Сначала смешивали соответствующее количество этанола и воды и нагревали в химическом стакане до 80°C, после чего при энергичном перемешивании добавляли определенное количество гексагидрата хлорида алюминия (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.) до растворения. Затем добавляли определенное количество соляной кислоты (Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.) при перемешивании и дефлегмации в течение 4 часов. Наконец образец охлаждали до комнатной температуры и получали прозрачный золь оксида алюминия.

Вторым этапом было приготовление прозрачного золя оксида железа. Подробные процедуры заключаются в следующем: определенное количество хлорида железа (Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.) растворяют в безводном этаноле и затем перемешивают при комнатной температуре в течение 4 часов до получения спиртового золя Fe.

Затем золь оксида алюминия и золь оксида железа смешивали в соответствии с желаемым мольным соотношением Fe и Al и реагировали при комнатной температуре в течение 5 ч, чтобы получить композитный золь. Некоторое количество эпоксипропана (Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.) в качестве гелеобразователя медленно добавляли в золи оксида алюминия, оксида железа и композита соответственно, а затем герметизировали при 25°C и позволяли им превратиться в гели. .

Полученный влажный гель сушили по технологии сублимационной сушки с органическим растворителем (OSSD) [16]. Подробная процедура выглядит следующим образом: образцы выдерживались в EtOH в течение 48 часов при 50°C, а затем промывались в 50%, 80% и 100% ацетонитриле/EtOH (об./об.) с заменой растворителей в течение 24 часов при 50°C. , соответственно. После этого влажный гель хранили в химическом стакане и сушили в условиях низкого вакуума.

2.2. Характеристика

Распределение пор по размерам и удельная поверхность образцов были измерены с помощью N ₂ адсорбционный анализатор (ASAP 2020). Перед испытанием образцы прогревали при 473 К при 10 ⁻⁶ Торр в течение 1 ч для дегазации. Метод Барретта-Джойнера-Холландера (BJH) был использован для расчета распределения пор по размерам. Морфологию и микроструктуру образцов охарактеризовали с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ, JEOL-1230). Органические группы исследовали с помощью инфракрасного спектроскопа с преобразованием Фурье (FT-IR, TENSOR27). Данные рентгеновской дифракции (XRD) записывали на приборе D8-Discover (Bruker) с использованием Cu K α при скорости сканирования 2°/мин в диапазоне 2 θ 10°–80°.

3. Результаты и обсуждение

С помощью метода сушки OSSD мы успешно получили монолитный оксид алюминия, Fe ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ -Al

9 2

0 as,0 показано на рисунке 1. Все три аэрогеля блестящие и не имеют трещин. Цвет композитного аэрогеля Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ мельче, чем у чистого оксида железа.

Мы синтезировали серию Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ аэрогели с различным молярным соотношением Fe и Al для исследования влияния оксида железа на аэрогель оксида алюминия.

В таблице 1 показаны площадь поверхности по методу БЭТ и параметры пористой структуры для различных аэрогелей. Из таблицы 1 можно найти объем пор и средний диаметр пор для аэрогелей Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃, которые находятся между таковыми для Al ₂ O ₃ и Fe 2 _. О ₃ аэрогелей, в дополнение к площади поверхности по БЭТ. При добавлении в аэрогель Al ₂ O ₃ небольшого количества оксидов железа площадь поверхности изменяется незначительно. С увеличением содержания Fe ₂ O ₃ площадь поверхности резко возрастает до 545,66 м ² ·г ⁻¹ . Затем по мере дальнейшего увеличения содержания Fe ₂ O ₃ удельная поверхность композитных аэрогелей начинает мало-помалу уменьшаться. Итак, для Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ составные аэрогели, соответствующая пропорция может обеспечить наибольшую удельную поверхность.

На рис. 2 представлены изотермы адсорбции-десорбции азота и распределение пор по размерам аэрогеля оксида алюминия, аэрогеля Fe ₂ O ₃ и аэрогеля Fe ₂ O ₃ -Al ₁ O 39009 с аэрогелем : 2 молярное отношение Fe к Al соответственно. Структура пор и площадь поверхности по БЭТ Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ композитный аэрогель был близок к аэрогелю из чистого оксида алюминия, а не к оксиду железа, который отдавал предпочтение микропорам. Композитный аэрогель Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ и аэрогель оксида алюминия обладали выраженной мезопористостью в диапазоне 3–15 нм с узким распределением пор по размерам, что обусловливало их большую площадь внутренней поверхности.

На рис. 3 показаны изображения трех аэрогелей, полученные с помощью ПЭМ. Из рисунка 3 видно, что при флокальной структуре Fe ₂ O ₃ аэрогель вводится в нитевидную структуру аэрогеля оксида алюминия, образуется структура челночного типа длиной около 15 нм, что приводит к композитному аэрогелю, имеющему большую площадь поверхности. В то же время рисунок также намекает, что у композитного аэрогеля появляется новая форма, отличная от чистого оксида алюминия и аэрогеля Fe ₂ O ₃.

Для дальнейшего изучения состава аэрогелей мы провели FT-IR эксперимент, как показано на рисунке 4. Для аэрогеля оксида алюминия бемит является основным компонентом пика инфракрасного поглощения при 1050 см ⁻¹ и 616 см ⁻¹ . Для аэрогеля Fe ₂ O ₃ основным составом должен быть FeOOH для его пика инфракрасного поглощения при 2920 см ^-1 , 1105 см ^-1 и 1404 см ^-1 . При добавлении Fe ₂ O ₃ в аэрогель оксида алюминия в ИК-спектрах отражаются характерные пики поглощения бемита и FeOOH. Кроме того, имеется пик поглощения при 496 см ^-1 , вызванный наличием валентных колебаний Al-O в FeAl ₂ О ₄ . На рис. 5 показан набор рентгенограмм вышеуказанных образцов. Рентгенограммы показывают ту же информацию, что и результаты FT-IR эксперимента. Для аэрогеля Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ явно проявляются пики, соответствующие FeAl ₂ O ₄.

Мы считаем, что FeAl ₂ O ₄ образуется при смешивании двух видов золя. При приготовлении золя оксида алюминия использовали соляную кислоту. Когда золь оксида алюминия смешивали с золем оксида железа, кислые условия приводили к образованию некоторого количества FeAl ₂ О ₄ формирование. Поэтому FeAl ₂ O ₄ можно найти в характеристике.

4. Выводы

Мы успешно объединили монолитный оксид алюминия, Fe ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O

с помощью метода сушки в аэрогеле OS. В сочетании с ИК-спектрами, ПЭМ-изображениями и параметрами пористой структуры аэрогелей мы обнаружили, что Al

₂ O ₃ -Fe _{2 9Композитный аэрогель 0010 O ₃ с соответствующей пропорцией будет образовывать новую структуру, благодаря чему он будет иметь более высокую удельную поверхность, чем чистые аэрогели Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃. И размер его частиц был около 15 нм, а средний диаметр пор составлял около 4 нм.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Благодарности
Эта работа была частично поддержана Фондом естественных наук провинции Цзянсу Китая (BK20151408) и Национальным фондом естественных наук Китая (21206018).
Ссылки
С. С. Кистлер, «Когерентные расширенные аэрогели и желе», Nature , vol. 127, нет. 3211, с. 741, 1931.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar

Х. Д. Гессер и П. К. Госвами, «Аэрогели и родственные пористые материалы», Chemical Reviews , vol. 89, нет. 4, стр. 765–788, 1989.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Н. Хусинг и У. Шуберт, «Аэрогели», в Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry , John Wiley & Sons, 2002.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
J. Fricke and T. Tillotson, «Аэрогели: производство, характеристика и применение», Thin 9001 Фильмы , вып. 297, нет. 1–2, стр. 212–223, 1997.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
А. К. Пьер и Г. М. Пайонк, «Химия аэрогелей и их применение»,
Chemical Reviews , том. 102, нет. 11, стр. 4243–4265, 2002.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
M. A. Aegerter, N. Leventis, and M. M. Koebel, Aerogels Handbook , Springer, New York, NY, USA, 2011.
J. P. Randall, Jana, M. A. B. Meador and свойства аэрогелей для аэрокосмических применений», ACS Applied Materials and Interfaces , vol. 3, нет. 3, стр. 613–626, 2011.
Просмотр:
Сайт издателя | Google Scholar
С. М. Юнг, Х. Ю. Юнг, М. С. Дрессельхаус, Ю. Дж. Юнг и Дж. Конг, «Удобный способ получения трехмерных аэрогелей из наноструктурированных одномерных и двумерных материалов», Scientific Reports , vol. 2, статья 849, 2012.
Посмотреть по адресу:

Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Ф. Поко, Дж. Х. Сэтчер-младший и Л. В. Хрубеш, «Синтез высокопористых монолитных аэрогелей оксида алюминия», Journal of Non-Crystalline Solids , том. 285, нет. 1–3, стр. 57–63, 2001.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Z.-X. Вс, Т.-Т. Чжэн, Q.-B. Бо, М. Ду и В. Форслинг, «Влияние температуры прокаливания на размер пор и кристаллическую структуру стенок мезопористого оксида алюминия», Journal of Colloid and Interface Science , vol. 319, нет. 1, стр. 247–251, 2008 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
L. Wu, Y. Huang, Z. Wang, L. Liu, and H. Xu, «Изготовление гидрофобных аэрогелевых монолитов из оксида алюминия путем модификации поверхности и сушки под давлением»,
Прикладная наука о поверхности , том. 256, нет. 20, стр. 5973–5977, 2010.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
В. Бао, Ф. Го, Х. Цзоу, С. Ган, С. Сюй и К. Чжэн, «Синтез гидрофобного аэрогеля оксида алюминия с модификацией поверхности из сланцевой золы», Порошковая технология , том. 249, стр. 220–224, 2013.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. А. Каракассидес, Д. Гурнис, А. Б. Бурлинос, П. Н. Трикалитис, Т. Бакас, «Magnetic Fe ₂ O ₃ -Al ₂ O ₃ композиты, полученные модифицированным методом влажной пропитки», Journal of Materials Chemistry
, vol. 13, нет. 4, стр. 871–876, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
H. Fan, Q. Xu, Y. Guo, and Y. Cao, «Al ₂ O ₃ /Fe ₂ O ₃ мезопористый композит, приготовленный с использованием шаблона из активированного угля в сверхкритическом состоянии.
No related posts.}