Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе реакции:
В оксиде железа $\text{Fe}^{+2}\text{O}^{-2}$ железо имеет степень окисления $+2$.
В азотной кислоте $\text{H}\text{N}^{+5}\text{O}_3^{-2}$ азот имеет степень окисления $+5$.
В нитрате железа(III) $\text{Fe}^{+3}(\text{N}\text{O}_3)_3$ железо перешло в степень окисления $+3$.
В оксиде азота(II) $\text{N}^{+2}\text{O}$ азот имеет степень окисления $+2$.

2. Составим электронный баланс, выписав процессы окисления и восстановления:
Восстановитель: $\text{Fe}^{+2} - 1\bar{e} \rightarrow \text{Fe}^{+3}$ (процесс окисления)
Окислитель: $\text{N}^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+2}$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Оно равно $3$.
Коэффициент перед железом: $3 : 1 = 3$.
Коэффициент перед азотом (который восстановился): $3 : 3 = 1$.

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим $3$ перед $\text{FeO}$ и $3$ перед $\text{Fe(NO}_3)_3$.
Ставим $1$ перед $\text{NO}$.
Теперь посчитаем общее количество атомов азота в правой части: в $3\text{Fe(NO}_3)_3$ содержится $3 \times 3 = 9$ атомов азота, плюс $1$ атом в $\text{NO}$. Итого $10$ атомов азота. Значит, перед $\text{HNO}_3$ ставим коэффициент $10$.
Уравняем водород: слева $10$ атомов водорода, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $5$ ($10 : 2 = 5$).

Проверим кислород: слева $3 + (10 \times 3) = 33$; справа $(3 \times 9) + 1 + 5 = 27 + 1 + 5 = 33$. Кислород сошёлся.

Итоговое уравнение:
$3\text{FeO} + 10\text{HNO}_3 = 3\text{Fe(NO}_3)_3 + \text{NO} + 5\text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
$\text{Fe}^{+2}$ (или $\text{FeO}$) — восстановитель.
$\text{N}^{+5}$ (или $\text{HNO}_3$) — окислитель.

Ответ: 3FeO + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O; FeO (Fe⁺²) — восстановитель, HNO₃ (N⁺⁵) — окислитель.

Источник: ФИПИ