Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления:
В оксиде меди $\text{Cu}\text{O}$ медь имеет степень окисления $+2$, а кислород $-2$.
В хлориде аммония $\text{N}\text{H}_4\text{Cl}$ азот имеет степень окисления $-3$, а водород $+1$.
В продуктах реакции: медь $\text{Cu}$ — простое вещество, степень окисления $0$; азот $\text{N}_2$ — простое вещество, степень окисления $0$.

2. Составим электронный баланс:
Азот повышает степень окисления с $-3$ до $0$. Так как в молекуле азота два атома, перед азотом-восстановителем ставим коэффициент 2:
$2\text{N}^{-3} - 6\bar{e} \rightarrow \text{N}_2^0$ (процесс окисления)
Медь понижает степень окисления с $+2$ до $0$:
$\text{Cu}^{+2} + 2\bar{e} \rightarrow \text{Cu}^0$ (процесс восстановления)

3. Находим наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Это число 6.
Для азота: $6 / 6 = 1$
Для меди: $6 / 2 = 3$

4. Переносим полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Перед $\text{Cu}\text{O}$ и $\text{Cu}$ ставим коэффициент 3.
Перед $\text{N}\text{H}_4\text{Cl}$ ставим коэффициент 2 (так как в балансе было $2\text{N}^{-3}$).
Перед $\text{N}_2$ коэффициент 1 (не пишется).
Теперь уравниваем остальные элементы: хлор (слева 2 атома, значит, перед $\text{HCl}$ ставим 2) и водород с кислородом (слева 8 атомов водорода, 2 ушло в $\text{HCl}$, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим 3).

Итоговое уравнение:
$3\text{CuO} + 2\text{NH}_4\text{Cl} = 3\text{Cu} + \text{N}_2 + 2\text{HCl} + 3\text{H}_2\text{O}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $-3$ (в составе $\text{NH}_4\text{Cl}$) является восстановителем.
Медь в степени окисления $+2$ (в составе $\text{CuO}$) является окислителем.

Ответ:
$3\text{CuO} + 2\text{NH}_4\text{Cl} = 3\text{Cu} + \text{N}_2 + 2\text{HCl} + 3\text{H}_2\text{O}$
Восстановитель: $\text{N}^{-3}$ (или $\text{NH}_4\text{Cl}$)
Окислитель: $\text{Cu}^{+2}$ (или $\text{CuO}$)

Источник: ФИПИ