Номер 775, страница 128 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

775. Какие простые вещества неметаллы используются в качестве восстановителей для получения металлов из оксидов? Приведите уравнения соответствующих химических реакций.

Для восстановления металлов из их оксидов в качестве восстановителей используют несколько простых веществ-неметаллов. Основные из них — углерод, водород и кремний. Эти процессы, относящиеся к металлотермии (в частности, карботермия, водородотермия и силикотермия), основаны на способности этих неметаллов отнимать кислород у оксидов металлов при нагревании.

Углерод (C)

Углерод в виде кокса или угля — наиболее широко используемый и экономичный восстановитель в металлургии. Процесс восстановления углеродом называется карботермией. Его применяют для получения железа и его сплавов, меди, свинца, цинка и других металлов.

Примеры уравнений реакций:

1. Восстановление оксида железа(III):

$Fe_2O_3 + 3C \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO\uparrow$

2. Восстановление оксида меди(II):

$2CuO + C \xrightarrow{t} 2Cu + CO_2\uparrow$

3. Восстановление оксида цинка:

$ZnO + C \xrightarrow{t} Zn + CO\uparrow$

Ответ: Одним из неметаллов-восстановителей является углерод (C).

Водород (H₂)

Водород — чистый восстановитель, так как при реакции образуется только вода, что позволяет получать металлы высокой чистоты. Водородотермию используют для восстановления оксидов тех металлов, которые образуют с углеродом нежелательные примеси (карбиды), например, для получения вольфрама и молибдена.

Примеры уравнений реакций:

1. Восстановление оксида вольфрама(VI):

$WO_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} W + 3H_2O$

2. Восстановление оксида молибдена(VI):

$MoO_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} Mo + 3H_2O$

3. Восстановление оксида меди(II):

$CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$

Ответ: В качестве неметалла-восстановителя используют водород (H₂).

Кремний (Si)

Кремний применяют в процессе силикотермии, в основном для производства ферросплавов (сплавов железа с другими элементами, например, хромом) и для восстановления активных металлов, таких как магний. Также кремний используют как раскислитель при выплавке стали.

Примеры уравнений реакций:

1. Восстановление оксида магния (промышленный способ получения магния, процесс Пиджена):

$2MgO + Si \xrightarrow{t, vacuum} 2Mg + SiO_2$

2. Восстановление оксида хрома(III) для получения феррохрома:

$2Cr_2O_3 + 3Si \xrightarrow{t} 4Cr + 3SiO_2$

3. Восстановление оксида железа(II) (раскисление стали):

$2FeO + Si \xrightarrow{t} 2Fe + SiO_2$

Ответ: В качестве неметалла-восстановителя используют кремний (Si).