Question

铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常被用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等．
（1）试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应为什么可以应用于冶炼这些金属．
（2）请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成1mol各种金属分别需要纯铝的质量．
V₂O₅+Al--Al₂O₃+V  Co₃O₄+Al--Al₂O₃+Co．

Answer 1

分析：（1）从铝热反应的条件和铝热反应的焓变分析；
（2）根据化合价升降相等、原子守恒配平化学方程式，根据“所含元素化合价升高的反应物为还原剂，所含元素化合价降低的反应物为氧化剂”进行判断，根据化学方程式进行计算．

解答：解：（1）铝粉跟氧化铁反应的化学方程式为：2Al+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+Al₂O₃，该反应称为铝热反应，铝热反应过程中放出大量的热，放出的热量足以使高熔点的金属熔融成液态，这样就可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的，
故答案为：铝热反应过程中放出大量的热使高熔点的金属熔融成液态，可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的；
（2）V₂O₅→V，V化合价由+5降低0，因此V₂O₅是氧化剂，Al→Al₂O₃，Al的化合价由0升到到+3，因此Al是还原剂，根据化合价升降相等，V₂O₅的化学计量数为3、Al的化学计量数为10，根据原子守恒配平得：
3V₂O₅+10Al

高温  .

5Al₂O₃+6V；
Co₃O₄→Co，Co化合价由+

8

3

降低为0，因此Co₃O₄是氧化剂，Al→Al₂O₃，Al的化合价由0升到到+3，因此Al是还原剂，根据化合价升降相等，Co₃O₄的化学计量数为3、Al的化学计量数为8，根据原子守恒配平得：3Co₃O₄+8Al

高温  .

4Al₂O₃+9Co；
根据化学方程式找到Al和生成金属之间物质的量的关系：
10Al～6V
270g      6mol
 x        1mol

270g

x

=

6mol

1mol

，解得：x=45g，
8Al～9Co
216g     9mol
 y       1mol

216g

y

=

9mol

1mol

，解得：y=24g，

故答案为：3V₂O₅+10Al

高温  .

5Al₂O₃+6V；3Co₃O₄+8Al

高温  .

4Al₂O₃+9Co；45g；24g．

点评：本题考查了铝热反应原理、根据化学反应方程式的计算以及氧化剂、还原剂的判断，题目综合性较强，有利于培养学生的计算能力、逻辑思维能力，有助于提升学生的学科素养．