Номер 7, страница 70 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Для того чтобы вещества могли быть использованы в качестве восстановителей металлов из руд, они должны обладать способностью отдавать электроны, то есть окисляться в ходе химической реакции, восстанавливая при этом ионы металла до свободного состояния. Рассмотрим предложенные варианты:

а) CO, H₂;

CO (оксид углерода(II)): это очень распространенный и эффективный восстановитель, особенно используемый в доменных печах для восстановления оксидов железа. Например, реакция восстановления оксида железа(III): $Fe_2O_3 + 3CO \to 2Fe + 3CO_2$. Углерод в CO имеет степень окисления $+2$, которая может быть повышена до $+4$ (в $CO_2$).

H₂ (водород): также является сильным восстановителем, способным восстанавливать оксиды менее активных металлов, например, оксид меди(II): $CuO + H_2 \to Cu + H_2O$. Водород имеет степень окисления $0$, которая может быть повышена до $+1$ (в $H_2O$).

Оба вещества являются хорошими восстановителями и используются в металлургии.

Ответ: Подходит.

б) S, H₂, Ca;

S (сера): сера в элементарном виде (степень окисления $0$) чаще выступает как окислитель по отношению к металлам (например, $Fe + S \to FeS$). Хотя сера может быть восстановителем в некоторых специфических реакциях, она не является типичным восстановителем для получения металлов из оксидных руд.

H₂ (водород): является восстановителем (как объяснялось выше).

Ca (кальций): это активный металл, который является сильным восстановителем и может использоваться для восстановления оксидов менее активных металлов (металлотермия), например, $TiO_2 + 2Ca \to Ti + 2CaO$.

Несмотря на то что $H_2$ и $Ca$ являются восстановителями, сера в данном контексте не подходит, что делает весь вариант неверным.

Ответ: Не подходит.

в) N₂, Mg, Al;

N₂ (азот): молекулярный азот является очень инертным веществом из-за прочной тройной связи между атомами. Он не проявляет восстановительных свойств в условиях восстановления металлов из руд. Азот может реагировать с очень активными металлами при высоких температурах, образуя нитриды, но не восстанавливая оксиды.

Mg (магний): очень активный металл и сильный восстановитель, часто используемый в металлотермии для получения тугоплавких или активных металлов (например, $V_2O_5 + 5Mg \to 2V + 5MgO$).

Al (алюминий): также очень активный металл и сильный восстановитель, широко используемый в алюминотермии (например, $Fe_2O_3 + 2Al \to 2Fe + Al_2O_3$).

Присутствие $N_2$ делает этот вариант неверным, так как он не является восстановителем для руд.

Ответ: Не подходит.

г) O₂, C, Fe.

O₂ (кислород): кислород является сильнейшим окислителем и по своей природе используется для окисления, а не для восстановления. Его присутствие сразу делает этот вариант неверным.

C (углерод): углерод (в виде кокса, угля) является одним из наиболее важных и широко используемых восстановителей в металлургии, особенно для восстановления оксидов металлов (например, $ZnO + C \to Zn + CO$ или $2CuO + C \to 2Cu + CO_2$). Углерод в элементарном виде (степень окисления $0$) окисляется до $+2$ или $+4$.

Fe (железо): железо может выступать как восстановитель в некоторых реакциях (например, для восстановления ионов менее активных металлов из растворов, $Cu^{2+} + Fe \to Cu + Fe^{2+}$). Однако в контексте восстановления металлов из оксидных руд, особенно для получения самого железа, оно не используется как восстановитель. Более того, наличие $O_2$ делает этот вариант абсолютно некорректным.

Ответ: Не подходит.

Таким образом, единственным вариантом, содержащим только вещества, способные выступать в качестве восстановителей металлов из руд, является вариант а).

Ответ: а) CO, H₂