Задание №20 — Химические реакции

#66880Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

NaNO₃ + (NH₄)₂SO₄ → N₂O + H₂O + Na₂SO₄

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 реагентах и продуктах:
В нитрате натрия $Na\overset{+1}{N}\overset{+5}{O}_3^{-2}$ азот имеет степень окисления $+5$ .
В сульфате аммония $(\overset{-3}{N}H_4^{+1})_2SO_4$ азот имеет степень окисления $-3$ .
В оксиде азота(I) $\overset{+1}{N}_2\overset{-2}{O}$ азот имеет степень окисления $+1$ .

2. Составим электронный баланс, учитывая переходы электронов:
Азот из нитрата (окислитель) принимает электроны:
$\overset{+5}{N} + 4\bar{e} \rightarrow \overset{+1}{N}$
Азот из иона аммония (восстановитель) отдает электроны:
$\overset{-3}{N} - 4\bar{e} \rightarrow \overset{+1}{N}$

3. Находим наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Оно равно $4$ .
Коэффициенты перед атомами азота в балансе:
$\overset{+5}{N} + 4\bar{e} \rightarrow \overset{+1}{N}$ | 1 (процесс восстановления)
$\overset{-3}{N} - 4\bar{e} \rightarrow \overset{+1}{N}$ | 1 (процесс окисления)

4. Переносим коэффициенты в уравнение реакции. Поскольку в молекуле $N_2O$ уже содержатся два атома азота (один пришел от нитрата, другой от аммония), перед $N_2O$ суммарно должен получиться коэффициент, соответствующий балансу.
Учтем, что в $(NH_4)_2SO_4$ два атома азота, поэтому для баланса нам понадобится 2 молекулы $NaNO_3$ .
Уравнение принимает вид:
$2NaNO_3 + (NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2N_2O + 4H_2O + Na_2SO_4$

5. Проверим количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:
Натрий ( $Na$ ): слева 2, справа 2.
Азот ( $N$ ): слева $2 + 2 = 4$ , справа $2 \times 2 = 4$ .
Сера ( $S$ ): слева 1, справа 1.
Водород ( $H$ ): слева $4 \times 2 = 8$ , справа $4 \times 2 = 8$ .
Кислород ( $O$ ): слева $2 \times 3 + 4 = 10$ , справа $2 + 4 + 4 = 10$ .
Коэффициенты расставлены верно.

6. Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $+5$ (в составе $NaNO_3$ ) является окислителем.
Азот в степени окисления $-3$ (в составе $(NH_4)_2SO_4$ ) является восстановителем.

Ответ:
$2NaNO_3 + (NH_4)_2SO_4 = 2N_2O + 4H_2O + Na_2SO_4$
Окислитель: $NaNO_3$ (или $\overset{+5}{N}$ )
Восстановитель: $(NH_4)_2SO_4$ (или $\overset{-3}{N}$ )

Источник: ФИПИ