能自燃的金属_科普之友

【原理】有些金属处于极细的粉末状态时，能在空气中自燃。这类活性较强的金属粉末一般要用化学方法制得。例如，能自燃的铁粉，可以用草酸亚铁加热分解制得，反应式是
　　
　　FeC2O4·2H2OCO↑+CO2↑+2H2O+FeO
　　
　　3FeOFe2O3+Fe
　　
　　4FeOFe3O4+Fe
　　
　　得到的铁粉表面积很大，在室温下遇到空气会发生激烈的氧化还原反应，放出大量的热而燃烧起来，反应式是
　　
　　4Fe+3O2=2Fe2O3
　　
　　【准备】
　　
　　（1）实验室里如没有草酸亚铁，可以自制。配制一定浓度的草酸溶液和亚铁盐溶液（如FeCl2、FeSO4），使这两溶液以等摩尔混合，就能得到黄色的草酸亚铁沉淀。然后经过过滤、洗涤、干燥等处理，得到粉末状草酸亚铁，可以装在瓶里长期保存。
　　
　　（2）为了防止加热时铁粉跟空气接触而发生反应，试管口要配一个单孔塞子，孔里插一段细玻管，用来阻止外面的空气进入反应管。
　　
　　【操作】
　　
　　（1）在大试管中加入约4药匙粉状草酸亚铁，塞上带有导管的塞子，再固定在铁架台上。
　　
　　（2）用煤气灯（也可以用酒精灯）较彻底地预热准备好的试管，然后加热试管尾部，使草酸亚铁慢慢地分解。实验时管口如果出现冷凝水珠，可再次在试管前端加热，尽量赶去水分。
　　
　　（3）加热到发生反应时，试管内粉末会出现翻腾现象，随之黄色粉末慢慢变黑。到试剂呈黑色而不再有翻腾现象时，停止加热，留在试管里的是自燃铁粉。
　　
　　（4）趁热取下带导管的塞子，重新塞上橡皮塞，让它自然冷却。冷却后再检查一下塞子是否漏气，要保证在演示前没有空气混入。如果存放时间较长，最好用蜡封住塞子和管口的相接边。
　　
　　（5）实验时先把铁粉堆放在近试管口处，再拔下塞子，立即使铁粉分批轻轻撒出。铁粉在空气中下落时发生自燃，产生一束束火花。
　　
　　【说明】
　　
　　（1）在制取自燃铁粉时有大量气体产生，极可能发生冲料现象，所以试管口应向上倾斜。为了防止凝冷水回落而使试管破裂，所用试剂应充分干燥。此外，还应选用硬质试管，同时在反应前对整个试管作较彻底的预热。
　　
　　（2）撒出的铁粉在空气中自燃的时间较长，不能把它撒在地毯或木质地板上。
　　
　　（3）做铅粉的自燃实验时，取硝酸铅60g溶于100g水中。再取酒石酸钾钠45g，溶于100g水中。这两种溶液混合后得到酒石酸铅的沉淀。把沉淀洗涤2～3次，再抽滤、干燥，即得粉末状酒石酸铅试剂。用酒石酸铅制取自燃铅粉以及表演铅粉自燃的装置和方法，与上述用草酸亚铁加热制自燃铁粉的实验相同。酒石酸铅受热分解而得到自燃铅粉的化学反应式是
　　
　　PbC4H4O6Pb+2C+2CO2↑+2H2O↑
　　
　　（4）把草酸镍放在上述装置的试管内，用加热草酸亚铁相同的方法操作，能制得自燃镍粉。自燃镍粉也能在空气中迅速自燃。下面是自制草酸镍的方法。取0.5mol/L硫酸镍（NiSO4）溶液和0.5mol/L草酸溶液以等体积混合，搅拌后有淡绿色的草酸镍沉淀生成。再将沉淀洗涤、过滤、干燥（当pH达到7时，放在烘箱内在50℃下烘干）即可。由草酸镍制得自燃镍粉的反应式是
　　
　　NiC2O4Ni+2CO2↑
　　
　　自燃镍粉封存及表演的方法同上述自燃铁粉实验。