Напишите уравнение реакций взаимодействия угля с оксидом железа (3) и оксидом олова (4).Рассмотрите окислительно-восстановительные процессы

Уголь (C) при нагревании выступает восстановителем: он отдаёт электроны и окисляется, а ионы металлов в их оксидах принимают электроны и восстанавливаются до металла (или до более низкой степени окисления).

1) Взаимодействие угля с оксидом железа(III), Fe₂O₃

Общее уравнение (восстановление до железа):

(В зависимости от условий может образовываться и CO₂, но классический вариант для восстановления углём при высокой температуре — с образованием CO.)

Окислительно-восстановительный анализ

Степени окисления:

• В $\mathrm{Fe_2O_3}$: железо $\mathrm{Fe^{+3}}$, кислород $\mathrm{O^{-2}}$

• Уголь: $\mathrm{C^0}$

• В $\mathrm{CO}$: $\mathrm{C^{+2}}$, $\mathrm{O^{-2}}$

• В $\mathrm{Fe}$: $\mathrm{Fe^0}$

Кто окисляется и кто восстанавливается:

• $\mathrm{C^0 \rightarrow C^{+2}}$ — углерод окисляется (отдаёт электроны), значит он восстановитель.

• $\mathrm{Fe^{+3} \rightarrow Fe^0}$ — железо восстанавливается (принимает электроны), значит $\mathrm{Fe_2O_3}$ — окислитель.

Полуреакции (по электронам):

• Восстановление железа:

У нас 2 атома Fe, значит:

• Окисление углерода до CO:

Чтобы отдать 6 электронов, нужно 3 атома C:

Складывая, получаем электронный баланс: $6e^-$ сократятся, и выходит итоговое уравнение:

2) Взаимодействие угля с оксидом олова(IV), SnO₂

Общее уравнение (восстановление до олова):

Окислительно-восстановительный анализ

Степени окисления:

• В $\mathrm{SnO_2}$: $\mathrm{Sn^{+4}}$, $\mathrm{O^{-2}}$

• Уголь: $\mathrm{C^0}$

• В $\mathrm{CO}$: $\mathrm{C^{+2}}$

• В $\mathrm{Sn}$: $\mathrm{Sn^0}$

Кто окисляется и кто восстанавливается:

• $\mathrm{C^0 \rightarrow C^{+2}}$ — углерод окисляется, восстановитель.

• $\mathrm{Sn^{+4} \rightarrow Sn^0}$ — олово восстанавливается, $\mathrm{SnO_2}$ — окислитель.

Полуреакции (по электронам):

• Восстановление олова:

• Окисление углерода до CO (2 электрона с атома C):

Чтобы получить 4 электрона, нужно 2 атома углерода:

Складываем — электроны сокращаются, получаем:

Итог

Во всех случаях уголь — восстановитель (окисляется), а оксиды металлов — окислители (металл в оксиде восстанавливается до простого вещества).