Задание №20 — Химические реакции

#66878Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

NH₃ + CuO → Cu + N₂ + H₂O

Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе реакции.

1. Определим степени окисления элементов:
В аммиаке $\text{NH}_3$ водород имеет степень окисления $+1$ , следовательно, азот имеет степень окисления $-3$ .
В оксиде меди(II) $\text{CuO}$ кислород имеет степень окисления $-2$ , значит, медь имеет степень окисления $+2$ .
В продуктах реакции: медь $\text{Cu}$ и азот $\text{N}_2$ являются простыми веществами, их степени окисления равны $0$ . В воде $\text{H}_2\text{O}$ степени окисления водорода $+1$ и кислорода $-2$ .
Запишем схему с указанием степеней окисления:
$\text{N}^{-3}\text{H}_3 + \text{Cu}^{+2}\text{O} \rightarrow \text{Cu}^0 + \text{N}_2^0 + \text{H}_2\text{O}$

2. Составим электронный баланс:
Азот повышает степень окисления с $-3$ до $0$ . Так как в правой части молекула азота двухатомная ( $\text{N}_2$ ), возьмём два атома азота слева:
$2\text{N}^{-3} - 6\bar{e} \rightarrow \text{N}_2^0$ (процесс окисления)
Медь понижает степень окисления с $+2$ до $0$ :
$\text{Cu}^{+2} + 2\bar{e} \rightarrow \text{Cu}^0$ (процесс восстановления)

3. Найдём наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов:
Для $6$ и $2$ наименьшее общее кратное равно $6$ .
Коэффициент для азота: $6 : 6 = 1$
Коэффициент для меди: $6 : 2 = 3$

4. Перенесём коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{CuO}$ и $\text{Cu}$ ставим коэффициент $3$ .
Перед $\text{NH}_3$ ставим коэффициент $2$ (так как в балансе участвовало два атома азота).
Перед $\text{N}_2$ коэффициент $1$ (не пишется).
Уравняем водород: слева $2 \times 3 = 6$ атомов водорода, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $3$ .
Проверяем кислород: слева $3$ атома в $3\text{CuO}$ , справа $3$ атома в $3\text{H}_2\text{O}$ . Всё верно.

Итоговое уравнение:
$2\text{NH}_3 + 3\text{CuO} = 3\text{Cu} + \text{N}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $-3$ (или аммиак $\text{NH}_3$ ) отдаёт электроны, значит, он является восстановителем.
Медь в степени окисления $+2$ (или оксид меди(II) $\text{CuO}$ ) принимает электроны, значит, она является окислителем.

Ответ:
$2\text{NH}_3 + 3\text{CuO} = 3\text{Cu} + \text{N}_2 + 3\text{H}_2\text{O}$
$\text{N}^{-3}$ (или $\text{NH}_3$ ) — восстановитель;
$\text{Cu}^{+2}$ (или $\text{CuO}$ ) — окислитель.

Источник: ФИПИ