Конечно, давайте по порядку рассмотрим каждую часть задачи с подробными объяснениями и уравнениями реакций.
I вариант (облегчённый)
Задание:
Закончите уравнения реакций, иллюстрирующих способы получения некоторых металлов из руд:
- ( \mathrm{Cu_2O + CO \to} )
- ( \mathrm{WO_3 + H_2 \to} )
- ( \mathrm{MoO_3 + H_2 \to} )
- ( \mathrm{Fe_3O_4 + Al \to} )
- ( \mathrm{V_2O_5 + Al \to} )
- ( \mathrm{ZnO + C \to} )
Решения и объяснения
1. Получение меди (Cu) из Cu₂O
Реакция восстановления меди( I) оксида CO — восстановитель выделяет металл из соединения:
[
\mathrm{Cu_2O + CO \to 2Cu + CO_2}
]
Объяснение: CO при высокой температуре восстанавливает оксиды металлов, выделяя металл и превращаяся в СО₂.
2. Получение вольфрама (W) из WO₃
Восстановление трииодида (или окиси) можно выполнить водородом:
[
\mathrm{WO_3 + 3H_2 \to W + 3H_2O}
]
Объяснение: водород действует как восстановитель, превращая твердое окисление в металл и воду.
3. Получение молибдена (Mo)
Из MoO₃ тоже восстанавливаем водородом:
[
\mathrm{MoO_3 + 3H_2 \to Mo + 3H_2O}
]
4. Получение железа (Fe) из ферромарганца (Fe₃O₄) при реакции с алюминием
Алюминий выступает как сильный восстановитель:
[
\mathrm{Fe_3O_4 + 4Al \to 3Fe + 2Al_2O_3}
]
Объяснение: алюминий восстанавливает железо, образуя оксид алюминия.
5. Получение ванадия (V) из V₂O₅ при реакции с алюминием
[
\mathrm{V_2O_5 + 2Al \to 2V + Al_2O_3}
]
6. Получение цинка из ZnO с помощью углерода
Углерод восстанавливает цинк из оксида:
[
\mathrm{ZnO + C \to Zn + CO}
]
II вариант (средней сложности)
Задание:
На схеме изображены продукты переработки цинковой руды — цинковой обманки ( \mathrm{ZnS} ). Назовите эти продукты и напишите уравнения реакций их получения.
Ответ
Продукты:
- Цинк (( \mathrm{Zn} ))
- Диоксид серы (( \mathrm{SO_2} ))
- Цинковая оксид (( \mathrm{ZnO} ))
- Цинковая соляная кислота (( \mathrm{ZnCl_2} ))
Уравнения реакций:
1. Образование оксида цинка ( \mathrm{ZnO} ):
[
\mathrm{ZnS + O_2 \to ZnO + SO_2}
]
Объяснение: при нагревании цинковой шпатной руды и реакции с кислородом образуется оксид цинка и выделяется диоксид серы.
2. Образование ( \mathrm{ZnSO_4} ) (сульфат цинка):
Этот продукт получают путём взаимодействия цинка с серной кислотой:
[
\mathrm{Zn + H_2SO_4 \to ZnSO_4 + H_2}
]
3. Получение цинка из ( \mathrm{ZnS} ):
Происходит при обжиге или переработке руда так:
[
\mathrm{ZnS + 3O_2 \to ZnO + 2SO_2}
]
или далее редукция цинкового оксида:
[
\mathrm{ZnO + C \to Zn + CO}
]
III вариант (усложнённый)
Задание:
Обратите внимание на процесс получения металлов из смеси сульфидов (ZnS, PbS, Ag₂S) с помощью обработки хлором, затем выделение серебра, свинца и цинка, электролиз.
Полный цикл превращений (уравнения реакции):
1. Обработка смеси с хлором (обжиг):
[
\mathrm{ZnS + 3Cl_2 \to ZnCl_2 + S_2}
]
[
\mathrm{PbS + 2Cl_2 \to PbCl_2 + S}
]
[
\mathrm{Ag_2S + 2Cl_2 \to 2AgCl + S}
]
Образуются металлы в виде солей — ( \mathrm{ZnCl_2} ), ( \mathrm{PbCl_2} ), ( \mathrm{AgCl} ).
2. Получение серебра (Ag):
Цель: разложение амальгамы или реакция с другими металлами:
[
\mathrm{AgCl + e^- \to Ag + Cl^-}
]
или с помощью добавления металлического свинца (флотация):
[
\mathrm{2AgCl + Pb \to 2Ag + PbCl_2}
]
3. Получение свинца (Pb):
Восстановление из ( \mathrm{PbCl_2} ):
[
\mathrm{PbCl_2 + C \to Pb + CO + Cl_2}
]
Или, иначе, через электролиз.
4. Получение цинка (Zn):
Образованный цинкова хлорид (( \mathrm{ZnCl_2} )) электролизуют:
[
\mathrm{ZnCl_2 \to Zn + Cl_2}
]
При этом почти весь хлор возвращается в реакцию, повторяя цикл, что делает процесс экономичным.
Если нужны подробности по составлению полного уравнения реакций или по другим аспектам, я готов помочь!
