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 молекуле $\text{NO}$ кислород имеет степень окисления $-2$, значит, азот имеет степень окисления $+2$.
В нитрите бария $\text{Ba(NO}_2\text{)}_2$ барий имеет степень окисления $+2$, кислород $-2$. Вычислим степень окисления азота: $+2 + 2 \cdot (x + 2 \cdot (-2)) = 0$, откуда $x = +3$.
В молекуле азота $\text{N}_2$ (простое вещество) степень окисления азота равна $0$.

2) Составим электронный баланс. Азот в этой реакции выступает и в роли окислителя, и в роли восстановителя (реакция диспропорционирования):
Восстановитель: $\text{N}^{+2} - 1\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+3}$ (процесс окисления)
Окислитель: $2\text{N}^{+2} + 4\bar{e} \rightarrow \text{N}_2^0$ (процесс восстановления)

3) Найдём наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Это число $4$.
Коэффициент перед $\text{N}^{+3}$ (в составе $\text{Ba(NO}_2\text{)}_2$) будет равен $4$.
Коэффициент перед $\text{N}_2^0$ будет равен $1$.

4) Перенесём коэффициенты в уравнение реакции и уравняем остальные элементы:
Так как на образование $4$ атомов $\text{N}^{+3}$ нужно $4$ атома $\text{N}^{+2}$, а на образование $1$ молекулы $\text{N}_2^0$ нужно $2$ атома $\text{N}^{+2}$, то всего перед $\text{NO}$ ставим коэффициент $4 + 2 = 6$.
Поскольку в $2$ молекулах $\text{Ba(NO}_2\text{)}_2$ содержится $4$ атома азота, перед солью ставим коэффициент $2$.
Чтобы уравнять барий, перед $\text{Ba(OH)}_2$ ставим коэффициент $2$.
Проверяем водород: слева $2 \cdot 2 = 4$ атома, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим коэффициент $2$.
Проверяем кислород: слева $6 + 2 \cdot 2 = 10$, справа $2 \cdot 4 + 2 = 10$. Уравнение составлено верно.

$6\text{NO} + 2\text{Ba(OH)}_2 = 2\text{Ba(NO}_2\text{)}_2 + \text{N}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Сократим коэффициенты на 2 для получения простейшего вида:
$3\text{NO} + \text{Ba(OH)}_2 = \text{Ba(NO}_2\text{)}_2 + \frac{1}{2}\text{N}_2 + \text{H}_2\text{O}$
Однако в химии принято использовать целые числа, поэтому итоговое уравнение:
$6\text{NO} + 2\text{Ba(OH)}_2 = 2\text{Ba(NO}_2\text{)}_2 + \text{N}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

5) Укажем окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $+2$ (или вещество $\text{NO}$) является и окислителем, и восстановителем.

Ответ:
$6\text{NO} + 2\text{Ba(OH)}_2 = 2\text{Ba(NO}_2\text{)}_2 + \text{N}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$
Окислитель: $\text{N}^{+2}$ (или $\text{NO}$)
Восстановитель: $\text{N}^{+2}$ (или $\text{NO}$)

Источник: ФИПИ