Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют:
В соединении $\overset{+6}{Cr}\overset{-2}{O_3}$ хром имеет степень окисления $+6$.
В соединении $\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3}$ азот имеет степень окисления $-3$.
В продуктах реакции:
В оксиде $\overset{+3}{Cr_2}\overset{-2}{O_3}$ хром переходит в степень окисления $+3$.
В молекуле азота $\overset{0}{N_2}$ степень окисления азота равна $0$.

2. Составим электронный баланс:
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов, учитывая индексы в молекулах газов и сложных оксидов:
Восстановление: $2\overset{+6}{Cr} + 6\bar{e} \rightarrow 2\overset{+3}{Cr}$ (принимает электроны)
Окисление: $2\overset{-3}{N} - 6\bar{e} \rightarrow \overset{0}{N_2}$ (отдает электроны)

3. Определим наименьшее общее кратное и коэффициенты:
Число принятых и отданных электронов равно $6$. Следовательно, основные коэффициенты перед хромом и азотом будут равны $1$:
$6 / 6 = 1$ для хрома (перед парой атомов);
$6 / 6 = 1$ для азота (перед парой атомов).

4. Расставим коэффициенты в уравнении:
Исходя из баланса, перед $CrO_3$ ставим коэффициент $2$, чтобы уравнять хром с $Cr_2O_3$.
Перед $NH_3$ ставим коэффициент $2$, чтобы уравнять азот с $N_2$.
Теперь уравняем водород: слева $2 \times 3 = 6$ атомов $H$, значит перед $H_2O$ ставим коэффициент $3$.
Проверим кислород: слева $2 \times 3 = 6$, справа $3 (в \ Cr_2O_3) + 3 (в \ H_2O) = 6$. Уравнение верно.

$2CrO_3 + 2NH_3 = Cr_2O_3 + N_2 + 3H_2O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $-3$ (в составе $NH_3$) отдает электроны, значит, он является восстановителем.
Хром в степени окисления $+6$ (в составе $CrO_3$) принимает электроны, значит, он является окислителем.

Окислитель: $\overset{+6}{Cr}$ (или $CrO_3$)
Восстановитель: $\overset{-3}{N}$ (или $NH_3$)

Ответ: 2CrO₃ + 2NH₃ = Cr₂O₃ + N₂ + 3H₂O; CrO₃ является окислителем, NH₃ является восстановителем.

Источник: ФИПИ