Номер 1, страница 142 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 7. Металлы. Параграф 40. Нахождение металлов в природе и общие способы их получения. Вопросы в начале параграфа - номер 1, страница 142.

Условие.

● Как можно восстановить медь из её оксида?

Решение.

Решение 2.

Восстановление меди из её оксида (чаще всего оксида меди(II), $CuO$) — это химический процесс, в ходе которого у меди понижается степень окисления от +2 до 0, в результате чего образуется металлическая медь. Этот процесс можно осуществить несколькими способами с использованием различных восстановителей.

1. Восстановление водородом

Это один из наиболее распространенных лабораторных способов получения чистой меди. При пропускании газообразного водорода над нагретым порошком оксида меди(II) (чёрного цвета) происходит реакция восстановления. Оксид меди превращается в металлическую медь (красно-розового цвета), а в качестве побочного продукта образуется вода.

Уравнение реакции:

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

В этой реакции медь восстанавливается ($Cu^{+2} \rightarrow Cu^0$), а водород окисляется ($H_2^0 \rightarrow 2H^{+1}$).

2. Восстановление углеродом (углём)

Этот метод является основой промышленного получения меди (пирометаллургия). Смесь оксида меди с углем (коксом) сильно нагревают в печах. Углерод выступает в роли восстановителя, отнимая кислород у оксида меди.

Уравнение реакции может быть записано по-разному, в зависимости от избытка угля и температуры:

$2CuO + C \xrightarrow{t} 2Cu + CO_2$ (при недостатке восстановителя)

$CuO + C \xrightarrow{t} Cu + CO$ (при избытке восстановителя)

Медь восстанавливается, а углерод окисляется до оксида углерода(IV) или оксида углерода(II).

3. Восстановление угарным газом (оксидом углерода(II))

Угарный газ ($CO$) также является сильным восстановителем и используется в металлургии. При нагревании оксид меди(II) реагирует с угарным газом.

Уравнение реакции:

$CuO + CO \xrightarrow{t} Cu + CO_2$

В данном процессе медь восстанавливается, а угарный газ окисляется до углекислого газа.

4. Восстановление аммиаком

При нагревании оксида меди(II) в токе аммиака также происходит восстановление меди до свободного металла.

Уравнение реакции:

$3CuO + 2NH_3 \xrightarrow{t} 3Cu + N_2 + 3H_2O$

Медь восстанавливается, а азот, входивший в состав аммиака, окисляется до простого вещества $N_2$.

5. Восстановление более активными металлами (металлотермия)

Более активные металлы, стоящие левее меди в электрохимическом ряду напряжений (например, цинк, железо, алюминий, магний), способны вытеснять её из оксида. Этот процесс называется металлотермией. Реакция обычно протекает при сильном нагревании и является экзотермической (выделяется большое количество тепла).

Пример с использованием алюминия (алюмотермия):

$3CuO + 2Al \xrightarrow{t} 3Cu + Al_2O_3$

Алюминий окисляется, образуя оксид алюминия, а медь восстанавливается.

Ответ: Медь можно восстановить из её оксида путем нагревания с различными восстановителями: водородом, углеродом (углем), угарным газом, аммиаком, а также более активными металлами, такими как алюминий, магний или цинк.