Давайте рассмотрим взаимодействие угля с оксидом железа(III) (Fe₂O₃) и оксидом олова(IV) (SnO₂). Эти реакции являются примерами восстановления металлов из их оксидов углеродом, который играет роль восстановителя.
- Взаимодействие угля с оксидом железа(III) (Fe₂O₃):
Уголь, представляющий собой в данной реакции обычно чистый углерод (C), восстанавливает оксид железа(III) до железа. Уравнение реакции можно записать следующим образом:
[ Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO ]
Рассмотрим окислительно-восстановительные процессы в этой реакции:
- Окислитель: Fe₂O₃ (железо в степени окисления +3).
- Восстановитель: C (углерод в степени окисления 0).
В процессе реакции:
- Железо восстанавливается: ( Fe^{3+} + 3e^- \rightarrow Fe ) (степень окисления железа меняется с +3 до 0).
- Углерод окисляется: ( C \rightarrow CO + 2e^- ) (степень окисления углерода меняется с 0 до +2).
- Взаимодействие угля с оксидом олова(IV) (SnO₂):
В случае оксида олова(IV), углерод также восстанавливает металл до чистого олова. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
[ SnO_2 + 2C \rightarrow Sn + 2CO ]
Рассмотрим окислительно-восстановительные процессы в этой реакции:
- Окислитель: SnO₂ (олово в степени окисления +4).
- Восстановитель: C (углерод в степени окисления 0).
В процессе реакции:
- Олово восстанавливается: ( Sn^{4+} + 4e^- \rightarrow Sn ) (степень окисления олова меняется с +4 до 0).
- Углерод окисляется: ( C \rightarrow CO + 2e^- ) (степень окисления углерода меняется с 0 до +2).
Таким образом, в обеих реакциях углерод выступает в роли восстановителя, а оксиды металлов — в роли окислителей. В результате восстановительной реакции оксиды металлов превращаются в чистые металлы, а углерод окисляется до монооксида углерода (CO).