Номер 5, страница 53 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

а) NH₃ + O₂ →;

Дано:

Химическая реакция: $NH_3 + O_2 \rightarrow ?$

Найти:

Формулы продуктов реакции, расставить коэффициенты методом электронного баланса, указать окислитель и восстановитель.

Решение:

1. Определим продукты реакции. При окислении аммиака кислородом без катализатора обычно образуются азот и вода.

$NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O$

2. Расставим степени окисления для атомов, меняющих их:

$\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3} + \overset{0}{O_2} \rightarrow \overset{0}{N_2} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

3. Составим электронный баланс:

Окисление (повышение степени окисления):

Азот из $NH_3$ (степень окисления $-3$) переходит в $N_2$ (степень окисления $0$). Поскольку в молекуле $N_2$ два атома азота, необходимо удвоить атомы азота в левой части полуреакции:

$2\overset{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \overset{0}{N_2}$ (восстановитель)

Восстановление (понижение степени окисления):

Кислород из $O_2$ (степень окисления $0$) переходит в $H_2O$ (степень окисления $-2$). Поскольку в молекуле $O_2$ два атома кислорода:

$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ (окислитель)

4. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (6) и принятых (4) электронов. НОК равно 12. Разделим НОК на количество электронов в каждой полуреакции, чтобы получить коэффициенты:

$2\overset{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \overset{0}{N_2}$ $\mid \ \frac{12}{6} = 2$

$\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}$ $\mid \ \frac{12}{4} = 3$

5. Подставим полученные коэффициенты в уравнение реакции и уравняем остальные атомы:

Для азота (от 2N к N2, множитель 2): $4NH_3$

Для кислорода (от O2 к 2O, множитель 3): $3O_2$

Получаем: $4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$

Проверим баланс атомов:

Азот (N): слева $4 \cdot 1 = 4$, справа $2 \cdot 2 = 4$. Сбалансировано.

Водород (H): слева $4 \cdot 3 = 12$, справа $6 \cdot 2 = 12$. Сбалансировано.

Кислород (O): слева $3 \cdot 2 = 6$, справа $6 \cdot 1 = 6$. Сбалансировано.

6. Определим окислитель и восстановитель:

Азот в $NH_3$ (степень окисления $-3$) отдает электроны и окисляется, поэтому $NH_3$ является восстановителем.

Кислород в $O_2$ (степень окисления $0$) принимает электроны и восстанавливается, поэтому $O_2$ является окислителем.

Ответ: $4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$. Восстановитель: $NH_3$. Окислитель: $O_2$.

б) Ag + HNO₃ → AgNO₃ + NO₂ + H₂O.

Дано:

Химическая реакция: $Ag + HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + NO_2 + H_2O$

Найти:

Расставить коэффициенты методом электронного баланса, указать окислитель и восстановитель.

Решение:

1. Расставим степени окисления для атомов, меняющих их:

$\overset{0}{Ag} + \overset{+5}{H}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} \rightarrow \overset{+1}{Ag}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} + \overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

2. Составим электронный баланс:

Окисление (повышение степени окисления):

Серебро из $Ag$ (степень окисления $0$) переходит в $AgNO_3$ (степень окисления $+1$):

$\overset{0}{Ag} - 1e^- \rightarrow \overset{+1}{Ag}$ (восстановитель)

Восстановление (понижение степени окисления):

Азот из $HNO_3$ (степень окисления $+5$) переходит в $NO_2$ (степень окисления $+4$):

$\overset{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \overset{+4}{N}$ (окислитель)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (1) и принятых (1) электронов. НОК равно 1. Разделим НОК на количество электронов в каждой полуреакции, чтобы получить коэффициенты:

$\overset{0}{Ag} - 1e^- \rightarrow \overset{+1}{Ag}$ $\mid \ \frac{1}{1} = 1$

$\overset{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \overset{+4}{N}$ $\mid \ \frac{1}{1} = 1$

4. Подставим полученные коэффициенты в уравнение реакции и уравняем остальные атомы:

Коэффициенты 1 означают, что 1 атом $Ag$ окисляется и 1 атом $N$ из $HNO_3$ восстанавливается до $NO_2$.

Поставим эти коэффициенты в уравнение: $1Ag + xHNO_3 \rightarrow 1AgNO_3 + 1NO_2 + yH_2O$

Считаем атомы азота на правой стороне: 1 атом $N$ в $AgNO_3$ (азот в составе нитрат-иона, не менявший степень окисления) + 1 атом $N$ в $NO_2$ (азот, восстановившийся из $HNO_3$). Всего $1+1=2$ атома азота справа. Следовательно, слева должно быть 2 молекулы $HNO_3$.

$Ag + 2HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + NO_2 + H_2O$

Теперь уравняем атомы водорода и кислорода:

Водород (H): слева $2 \cdot 1 = 2$. Чтобы уравнять водород справа, нужен 1 молекула $H_2O$ (так как $1 \cdot 2 = 2$).

$Ag + 2HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + NO_2 + H_2O$

Проверим баланс атомов:

Серебро (Ag): слева $1$, справа $1$. Сбалансировано.

Азот (N): слева $2 \cdot 1 = 2$, справа $1$ (в $AgNO_3$) $+ 1$ (в $NO_2$) $= 2$. Сбалансировано.

Водород (H): слева $2 \cdot 1 = 2$, справа $1 \cdot 2 = 2$. Сбалансировано.

Кислород (O): слева $2 \cdot 3 = 6$, справа $3$ (в $AgNO_3$) $+ 2$ (в $NO_2$) $+ 1$ (в $H_2O$) $= 6$. Сбалансировано.

5. Определим окислитель и восстановитель:

Серебро $Ag$ (степень окисления $0$) отдает электроны и окисляется, поэтому $Ag$ является восстановителем.

Азот в $HNO_3$ (степень окисления $+5$) принимает электроны и восстанавливается, поэтому $HNO_3$ является окислителем.

Ответ: $Ag + 2HNO_3 \rightarrow AgNO_3 + NO_2 + H_2O$. Восстановитель: $Ag$. Окислитель: $HNO_3$.