Номер 3, страница 204 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Какие восстановители используют в металлургии? Приведите примеры.

В металлургии для получения металлов из руд (которые чаще всего представляют собой оксиды, сульфиды и другие соединения) используют процессы восстановления. Восстановитель — это вещество, которое отдает свои электроны иону металла, превращая его в чистый металл с нулевой степенью окисления. Выбор восстановителя зависит от химической активности металла и экономической целесообразности процесса.

Основными восстановителями в металлургии являются:

• Углерод (в виде кокса) и оксид углерода(II) (угарный газ)

  Это самые распространенные и дешевые восстановители. Процесс восстановления с их помощью называется карботермией. Он используется в доменном производстве для получения чугуна из железной руды. Угарный газ ($CO$) является основным восстановителем в доменной печи, он образуется при неполном сгорании кокса. Также углерод может напрямую восстанавливать металлы при очень высоких температурах.

  Примеры:

  Восстановление железа из гематита ($Fe_2O_3$) в доменной печи:

  $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO_2$

  Восстановление цинка из его оксида:

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

  Восстановление свинца:

  $PbO + CO \xrightarrow{t} Pb + CO_2$

• Активные металлы (алюминотермия, магниетермия, силикотермия)

  Процесс восстановления одних металлов другими, более активными, называется металлотермией. Этот метод применяют для получения тугоплавких и редких металлов, которые трудно восстановить углеродом (так как они могут образовывать с ним карбиды) или чьи оксиды очень прочны.

  Примеры:

  Алюминотермия (восстановитель — алюминий) используется для получения хрома, марганца, ванадия, а также для сварки (термитная смесь).

  $Cr_2O_3 + 2Al \xrightarrow{t} 2Cr + Al_2O_3$

  $3MnO_2 + 4Al \xrightarrow{t} 3Mn + 2Al_2O_3$

  Магниетермия (восстановитель — магний) используется для получения титана, циркония, урана.

  $TiCl_4 + 2Mg \xrightarrow{t} Ti + 2MgCl_2$

  Силикотермия (восстановитель — кремний, обычно в виде ферросилиция) используется для раскисления сталей и получения некоторых ферросплавов.

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

• Водород

  Восстановление водородом (водородотермия) применяется для получения металлов высокой чистоты, так как побочным продуктом является только вода, которую легко удалить. Этот метод дороже карботермии, поэтому его используют для получения таких металлов, как вольфрам, молибден, рений.

  Примеры:

  Получение вольфрама:

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

  Получение молибдена:

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

• Электрический ток (электролиз)

  Электролиз расплавов солей или оксидов — это основной способ получения самых активных металлов (щелочных, щелочноземельных), а также алюминия. Эти металлы невозможно получить химическим восстановлением из их соединений с помощью углерода или водорода.

  Примеры:

  Получение алюминия электролизом раствора оксида алюминия ($Al_2O_3$) в расплавленном криолите ($Na_3AlF_6$):

  $2Al_2O_3 \xrightarrow{электролиз} 4Al + 3O_2$

  Получение натрия электролизом расплава хлорида натрия ($NaCl$):

  $2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2$

Ответ: В металлургии используют следующие основные восстановители: углерод (кокс) и оксид углерода(II) (например, при выплавке чугуна $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$); активные металлы, такие как алюминий и магний (например, в алюминотермии $Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Cr + Al_2O_3$); водород (например, для получения чистого вольфрама $WO_3 + 3H_2 \rightarrow W + 3H_2O$); электрический ток (электролиз расплавов для получения активных металлов, например, алюминия $2Al_2O_3 \rightarrow 4Al + 3O_2$).