Номер 8, страница 212 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнениях реакций с участием азотной кислоты:

$S + HNO_{3(\text{конц})} = H_2SO_4 + NO_2\uparrow + H_2O$

$Mg + HNO_{3(\text{конц})} = Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

S + HNO₃(конц) = H₂SO₄ + NO₂↑ + H₂O

Решение:

1. Определим степени окисления элементов в каждом веществе. Степень окисления простого вещества равна нулю. В соединениях степень окисления кислорода, как правило, -2, водорода +1.

$S^0 + H^{+1}N^{+5}O^{-2}_3 = H^{+1}_2S^{+6}O^{-2}_4 + N^{+4}O^{-2}_2 + H^{+1}_2O^{-2}$

2. Выпишем элементы, которые изменили свою степень окисления. Это сера (S) и азот (N).

3. Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления. Сера отдает электроны (окисляется), азот принимает электроны (восстанавливается).

Процесс окисления (сера - восстановитель):

$S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$

Процесс восстановления (азот в составе азотной кислоты - окислитель):

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$

4. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов. НОК(6, 1) = 6. Это означает, что в реакции участвует 1 атом серы и 6 атомов азота, изменяющих степень окисления.

$S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$ | 1

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 6

5. Расставим коэффициенты в основном уравнении. Коэффициент 1 (обычно не пишется) ставим перед S и H₂SO₄. Коэффициент 6 ставим перед HNO₃ и NO₂.

$S + 6HNO_3 = H_2SO_4 + 6NO_2 + H_2O$

6. Уравняем число атомов водорода. В левой части 6 атомов H (в 6HNO₃). В правой части 2 атома H (в H₂SO₄), значит, для баланса не хватает 4 атомов водорода. Ставим коэффициент 2 перед H₂O ($2 \cdot 2 = 4$ атома H).

$S + 6HNO_3 = H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$

7. Проверяем баланс атомов кислорода. Слева: $6 \cdot 3 = 18$. Справа: $4 + (6 \cdot 2) + 2 = 4 + 12 + 2 = 18$. Баланс верен.

Ответ: $S + 6HNO_3 = H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$.

Mg + HNO₃(конц) = Mg(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Решение:

1. Определим степени окисления элементов:

$Mg^0 + H^{+1}N^{+5}O^{-2}_3 = Mg^{+2}(N^{+5}O^{-2}_3)_2 + N^0_2 + H^{+1}_2O^{-2}$

2. Элементы, изменившие свою степень окисления, - это магний (Mg) и азот (N). Часть атомов азота из азотной кислоты восстанавливается до $N_2$, а другая часть остается в степени окисления +5, переходя в состав соли Mg(NO₃)₂.

3. Составим полуреакции:

Процесс окисления (магний - восстановитель):

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$

Процесс восстановления (азот - окислитель). Учитываем, что молекула азота $N_2$ состоит из двух атомов:

$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$

4. Уравняем число электронов. НОК(2, 10) = 10. Домножим первую полуреакцию на 5, а вторую на 1.

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ | 5

$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ | 1

5. Расставим коэффициенты. Перед Mg и Mg(NO₃)₂ ставим коэффициент 5. Перед N₂ ставим коэффициент 1 (не пишется).

$5Mg + HNO_3 = 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

6. Уравняем общее число атомов азота. В правой части $5 \cdot 2 = 10$ атомов N в нитрате магния и 2 атома N в молекуле N₂. Всего $10 + 2 = 12$ атомов N. Следовательно, в левой части перед HNO₃ нужно поставить коэффициент 12.

$5Mg + 12HNO_3 = 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

7. Уравняем атомы водорода. Слева 12 атомов H (в 12HNO₃). Чтобы справа было 12 атомов H, ставим коэффициент 6 перед H₂O ($6 \cdot 2 = 12$).

$5Mg + 12HNO_3 = 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$

8. Проверяем баланс по кислороду. Слева: $12 \cdot 3 = 36$. Справа: $(5 \cdot 2 \cdot 3) + 6 = 30 + 6 = 36$. Баланс верен.

Ответ: $5Mg + 12HNO_3 = 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$.