Номер 7, страница 103 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 21. Углерод. Глава 1. Неметаллы - номер 7, страница 103.

Условие.

7. Напишите уравнения реакций восстановления углём:

а) оксида меди(I), оксида железа(III), оксида марганца(II) до металлов;

б) сульфата кальция до сульфида.

Решение.

Решение 2.

Решение

а) Восстановление оксидов металлов углём (карботермия) — это процесс, при котором углерод выступает в роли восстановителя, отнимая кислород у оксида металла. В результате реакции образуется чистый металл и оксид углерода. Продуктом окисления углерода может быть монооксид углерода ($CO$) или диоксид углерода ($CO_2$) в зависимости от условий реакции (температуры, соотношения реагентов) и активности металла.

• Уравнение реакции восстановления оксида меди(I) $Cu_2O$ до металлической меди:

  $2Cu_2O + C \rightarrow 4Cu + CO_2$

• Уравнение реакции восстановления оксида железа(III) $Fe_2O_3$ до металлического железа (одна из основных реакций в доменном процессе):

  $2Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 4Fe + 3CO_2$

• Уравнение реакции восстановления оксида марганца(II) $MnO$ до металлического марганца (реакция требует высоких температур, поэтому образуется монооксид углерода):

  $MnO + C \rightarrow Mn + CO$

Ответ:

$2Cu_2O + C \rightarrow 4Cu + CO_2$

$2Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 4Fe + 3CO_2$

$MnO + C \rightarrow Mn + CO$

б) Восстановление сульфата кальция $CaSO_4$ углём до сульфида кальция $CaS$. В этой реакции углерод также является восстановителем, отнимая атомы кислорода у сульфат-иона $SO_4^{2-}$. Атом серы в степени окисления +6 восстанавливается до -2, а углерод окисляется от 0 до +4 (в составе $CO_2$).

Составим электронный баланс для определения стехиометрических коэффициентов:

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ | × 2 (окисление, восстановитель)

$S^{+6} + 8e^- \rightarrow S^{-2}$ | × 1 (восстановление, окислитель)

Из баланса следует, что на один атом серы необходимо два атома углерода. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$CaSO_4 + 2C \rightarrow CaS + 2CO_2$

Ответ: $CaSO_4 + 2C \rightarrow CaS + 2CO_2$