Задание №20 — Химические реакции

Решение.

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

1. Определим степени окисления элементов, которые их меняют.
В азотной кислоте $\text{HNO}_3$ азот находится в высшей степени окисления $+5$. В оксиде азота $\text{NO}$ азот имеет степень окисления $+2$.
В соляной кислоте $\text{HCl}$ хлор находится в степени окисления $-1$. В молекулярном хлоре $\text{Cl}_2$ степень окисления простого вещества равна $0$.

2. Составим электронный баланс.
Выпишем процессы отдачи и принятия электронов:
Азот понижает степень окисления (принимает электроны):
$\text{N}^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+2}$ (процесс восстановления)
Хлор повышает степень окисления (отдает электроны). Учитываем, что в молекуле хлора два атома:
$2\text{Cl}^{-1} - 2\bar{e} \rightarrow \text{Cl}_2^0$ (процесс окисления)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) и дополнительные множители.
Количество принятых и отданных электронов должно быть одинаковым. НОК для $3$ и $2$ равно $6$.
Множитель для азота: $6 : 3 = 2$.
Множитель для хлора: $6 : 2 = 3$.

4. Перенесем коэффициенты в уравнение реакции.
Поставим коэффициент $2$ перед азотсодержащими веществами и $3$ перед $\text{Cl}_2$. Перед $\text{HCl}$ поставим $6$ (так как $3 \times 2 = 6$):
$2\text{HNO}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 3\text{Cl}_2 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O}$

5. Уравняем водород и проверим кислород.
Слева $2 + 6 = 8$ атомов водорода. Чтобы справа было столько же, поставим перед водой коэффициент $4$:
$2\text{HNO}_3 + 6\text{HCl} = 3\text{Cl}_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}$
Проверка по кислороду: слева $2 \times 3 = 6$, справа $2 \times 1 + 4 \times 1 = 6$. Уравнение составлено верно.

6. Укажем окислитель и восстановитель.
Азот в степени окисления $+5$ (или $\text{HNO}_3$) принимает электроны, значит, он является окислителем.
Хлор в степени окисления $-1$ (или $\text{HCl}$) отдает электроны, значит, он является восстановителем.

Ответ:
$2\text{HNO}_3 + 6\text{HCl} = 3\text{Cl}_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O}$
Окислитель: $\text{HNO}_3$ (или $\text{N}^{+5}$)
Восстановитель: $\text{HCl}$ (или $\text{Cl}^{-}$)

Источник: ФИПИ