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 химической реакции:
В оксиде меди(I) $Cu_2^{+1}O^{-2}$ медь имеет степень окисления $+1$.
В азотной кислоте $HN^{+5}O_3$ азот имеет степень окисления $+5$.
В продуктах реакции: в нитрате меди(II) $Cu^{+2}(NO_3)_2$ медь перешла в степень окисления $+2$, а в оксиде азота(II) $N^{+2}O$ азот имеет степень окисления $+2$.

2. Составим электронный баланс, учитывая количество атомов в исходном веществе $Cu_2O$:
Восстановитель: $2Cu^{+1} - 2\bar{e} \rightarrow 2Cu^{+2}$ (процесс окисления)
Окислитель: $N^{+5} + 3\bar{e} \rightarrow N^{+2}$ (процесс восстановления)

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

4. Перенесём полученные коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим коэффициент 3 перед $Cu_2O$. Тогда перед $Cu(NO_3)_2$ ставим коэффициент 6 (так как $3 \cdot 2 = 6$).
Ставим коэффициент 2 перед $NO$.
Теперь посчитаем общее количество атомов азота в правой части: в $6Cu(NO_3)_2$ содержится $6 \cdot 2 = 12$ атомов азота, плюс 2 атома в $2NO$. Итого 14 атомов азота. Значит, перед $HNO_3$ ставим коэффициент 14.
Уравняем водород: слева 14 атомов $H$, значит, перед $H_2O$ ставим коэффициент 7 ($14 / 2 = 7$).

Проверим кислород: слева $3 + 14 \cdot 3 = 3 + 42 = 45$. Справа $2 + 6 \cdot 6 + 7 = 2 + 36 + 7 = 45$. Кислород сошёлся.

Итоговое уравнение:
$3Cu_2O + 14HNO_3 = 6Cu(NO_3)_2 + 2NO + 7H_2O$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Медь в степени окисления $+1$ (или вещество $Cu_2O$) является восстановителем.
Азот в степени окисления $+5$ (или вещество $HNO_3$) является окислителем.

Ответ:
3Cu₂O + 14HNO₃ = 6Cu(NO₃)₂ + 2NO + 7H₂O
Cu⁺¹ (в составе Cu₂O) — восстановитель;
N⁺⁵ (в составе HNO₃) — окислитель.

Источник: ФИПИ