Номер 6, страница 123 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 26. Общая характеристика и способы получения металлов. Глава VI. Металлы - номер 6, страница 123.

Условие.

6. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно получить железо из пирита $FeS_2$. Проставьте степени окисления и покажите переход электронов.

Решение.

Решение 2.

Решение

Получение железа из пирита ($FeS_2$) — это многостадийный промышленный процесс, который включает две основные химические реакции: обжиг пирита для получения оксида железа и последующее восстановление этого оксида до металлического железа.

Стадия 1: Обжиг пирита

На первой стадии пирит обжигают (нагревают при доступе воздуха), чтобы превратить сульфид железа в оксид железа(III). Побочным продуктом является сернистый газ (оксид серы(IV)).

Уравнение реакции с расставленными степенями окисления:

$4\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{S_2} + 11\stackrel{0}{O_2} \xrightarrow{t} 2\stackrel{+3}{Fe_2}\stackrel{-2}{O_3} + 8\stackrel{+4}{S}\stackrel{-2}{O_2}$

Покажем переход электронов. В пирите ($FeS_2$) железо имеет степень окисления +2, а сера -1 (в составе дисульфид-иона $S_2^{2-}$). Оба элемента окисляются. Кислород восстанавливается.

$\stackrel{+2}{Fe} - 1e^- \rightarrow \stackrel{+3}{Fe}$
$\stackrel{-1}{S} - 5e^- \rightarrow \stackrel{+4}{S}$
В одной формульной единице $FeS_2$ находятся один атом железа и два атома серы, поэтому суммарно она отдает $1 + 2 \cdot 5 = 11$ электронов.

Составим электронный баланс:

$4 \times | (\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-1}{S_2})^0 - 11e^- \rightarrow \stackrel{+3}{Fe} + 2\stackrel{+4}{S}$ (окисление, $FeS_2$ — восстановитель)
$11 \times | \stackrel{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\stackrel{-2}{O}$ (восстановление, $O_2$ — окислитель)

Стадия 2: Восстановление железа из оксида

На второй стадии полученный оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) восстанавливают в доменной печи. Основным восстановителем является угарный газ ($CO$).

Уравнение реакции со степенями окисления:

$\stackrel{+3}{Fe_2}\stackrel{-2}{O_3} + 3\stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O} \xrightarrow{t} 2\stackrel{0}{Fe} + 3\stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O_2}$

Переход электронов для этой реакции:

$2 \times | \stackrel{+3}{Fe} + 3e^- \rightarrow \stackrel{0}{Fe}$ (восстановление, $Fe_2O_3$ — окислитель)
$3 \times | \stackrel{+2}{C} - 2e^- \rightarrow \stackrel{+4}{C}$ (окисление, $CO$ — восстановитель)

Ответ:

Уравнения реакций, при помощи которых можно получить железо из пирита:
1. $4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2$
2. $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$