Question

鋁熱反應不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉熔點較高的金屬如釩、鉻、錳等．
（1）試從鋁粉跟氧化鐵的反應出發，思考鋁熱反應為什么可以應用于冶煉這些金屬．
（2）請配平下列用鋁熱反應原理冶煉金屬釩和鈷的反應的化學方程式，指出哪些物質是還原劑、哪些物質是氧化劑，并計算生成1mol各種金屬分別需要純鋁的質量．
V₂O₅+Al--Al₂O₃+V  Co₃O₄+Al--Al₂O₃+Co．

Answer 1

分析：（1）從鋁熱反應的條件和鋁熱反應的焓變分析；
（2）根據化合價升降相等、原子守恒配平化學方程式，根據“所含元素化合價升高的反應物為還原劑，所含元素化合價降低的反應物為氧化劑”進行判斷，根據化學方程式進行計算．

解答：解：（1）鋁粉跟氧化鐵反應的化學方程式為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，該反應稱為鋁熱反應，鋁熱反應過程中放出大量的熱，放出的熱量足以使高熔點的金屬熔融成液態，這樣就可以分離出熔融態的金屬，達到冶煉這些金屬的目的，
故答案為：鋁熱反應過程中放出大量的熱使高熔點的金屬熔融成液態，可以分離出熔融態的金屬，達到冶煉這些金屬的目的；
（2）V₂O₅→V，V化合價由+5降低0，因此V₂O₅是氧化劑，Al→Al₂O₃，Al的化合價由0升到到+3，因此Al是還原劑，根據化合價升降相等，V₂O₅的化學計量數為3、Al的化學計量數為10，根據原子守恒配平得：
3V₂O₅+10Al

高溫  .

5Al₂O₃+6V；
Co₃O₄→Co，Co化合價由+

8

3

降低為0，因此Co₃O₄是氧化劑，Al→Al₂O₃，Al的化合價由0升到到+3，因此Al是還原劑，根據化合價升降相等，Co₃O₄的化學計量數為3、Al的化學計量數為8，根據原子守恒配平得：3Co₃O₄+8Al

高溫  .

4Al₂O₃+9Co；
根據化學方程式找到Al和生成金屬之間物質的量的關系：
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，

故答案為：3V₂O₅+10Al

高溫  .

5Al₂O₃+6V；3Co₃O₄+8Al

高溫  .

4Al₂O₃+9Co；45g；24g．

點評：本題考查了鋁熱反應原理、根據化學反應方程式的計算以及氧化劑、還原劑的判斷，題目綜合性較強，有利于培養學生的計算能力、邏輯思維能力，有助于提升學生的學科素養．