Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах реакции:

$\overset{+1}{Ag} \overset{+5}{N} \overset{-2}{O}_3 + \overset{0}{Cl}_2 \rightarrow \overset{+1}{Ag} \overset{-1}{Cl} + \overset{0}{O}_2 + \overset{+5}{N}_2 \overset{-2}{O}_5$

Шаг 1. Определим элементы, которые меняют свою степень окисления:
1) Хлор в составе простого вещества $\overset{0}{Cl}_2$ понижает степень окисления до $-1$ в хлориде серебра $Ag\overset{-1}{Cl}$. Значит, хлор является окислителем.
2) Кислород в составе нитрата серебра $AgNO_3$ имеет степень окисления $-2$, а в продуктах выделяется в виде простого вещества $\overset{0}{O}_2$. Значит, кислород повышает степень окисления и является восстановителем.

Шаг 2. Составим электронный баланс:
Запишем процессы отдачи и принятия электронов, учитывая индексы в простых веществах:
Восстановитель: $2\overset{-2}{O} - 4\bar{e} \rightarrow \overset{0}{O}_2$ (процесс окисления)
Окислитель: $\overset{0}{Cl}_2 + 2\bar{e} \rightarrow 2\overset{-1}{Cl}$ (процесс восстановления)

Находим наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Это число $4$.
Коэффициент перед кислородом: $4 : 4 = 1$.
Коэффициент перед хлором: $4 : 2 = 2$.

Шаг 3. Расставим коэффициенты в уравнении:
Согласно балансу, перед $Cl_2$ ставим коэффициент $2$, тогда перед $AgCl$ ставим $4$ (чтобы уравнять хлор).
Так как серебра в правой части стало $4$, ставим $4$ перед $AgNO_3$.
Проверяем азот: слева $4$ атома, значит, перед $N_2O_5$ ставим коэффициент $2$.
Проверяем кислород: слева $4 \cdot 3 = 12$ атомов. Справа: в $O_2$ — $2$ атома, в $2N_2O_5$ — $2 \cdot 5 = 10$ атомов. Итого $2 + 10 = 12$. Кислород сошёлся.

Итоговое уравнение:
$4AgNO_3 + 2Cl_2 = 4AgCl + O_2 + 2N_2O_5$

Шаг 4. Укажем окислитель и восстановитель:
Окислитель: $Cl_2$ (или $\overset{0}{Cl}$) за счёт понижения степени окисления.
Восстановитель: $AgNO_3$ (или $\overset{-2}{O}$ в нём) за счёт повышения степени окисления.

Ответ: 4AgNO₃ + 2Cl₂ = 4AgCl + O₂ + 2N₂O₅; хлор Cl₂ является окислителем, нитрат серебра AgNO₃ (за счёт кислорода O^-2) является восстановителем.

Источник: ФИПИ