Задание №20 — Химические реакции

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления всех элементов в уравнении реакции:

$\overset{+1}{K}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}_{3} + \overset{-3}{N}\overset{+1}{H}_{4}\overset{-1}{Cl} \rightarrow \overset{+1}{N}_{2}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H}_{2}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{K}\overset{-1}{Cl}$

Мы видим, что свои степени окисления меняют два атома азота: один из нитрата калия ($N^{+5}$), другой из хлорида аммония ($N^{-3}$). Оба они переходят в азот в составе оксида азота(I) ($N^{+1}$).

Составим уравнения процессов окисления и восстановления (электронный баланс):

1) Азот в степени окисления $+5$ принимает электроны и восстанавливается:
$N^{+5} + 4e^{-} \rightarrow N^{+1}$
2) Азот в степени окисления $-3$ отдает электроны и окисляется:
$N^{-3} - 4e^{-} \rightarrow N^{+1}$

Выпишем коэффициенты на основе баланса электронов:
$\begin{array}{r|c|l} N^{+5} + 4e^{-} \rightarrow N^{+1} & 4 & 1 \text{ (восстановление)} \\ N^{-3} - 4e^{-} \rightarrow N^{+1} & 4 & 1 \text{ (окисление)} \end{array}$

Поскольку количество отданных и принятых электронов равно (по 4), основные коэффициенты перед азотсодержащими веществами в левой части уравнения — единицы. В правой части образуется две частицы $N^{+1}$, которые объединяются в одну молекулу $N_{2}O$.

Перенесем коэффициенты в уравнение и уравняем остальные элементы (водород и кислород):
$KNO_{3} + NH_{4}Cl = N_{2}O + 2H_{2}O + KCl$

Проверим количество атомов:
Слева: $K=1, N=2, O=3, H=4, Cl=1$.
Справа: $K=1, N=2, O=1+2=3, H=4, Cl=1$.
Уравнение составлено верно.

Определим окислитель и восстановитель:
Азот в степени окисления $+5$ (в составе $KNO_{3}$) принимает электроны, значит, он является окислителем.
Азот в степени окисления $-3$ (в составе $NH_{4}Cl$) отдает электроны, значит, он является восстановителем.

$KNO_{3}$ (или $N^{+5}$) — окислитель.
$NH_{4}Cl$ (или $N^{-3}$) — восстановитель.

Ответ: $KNO_{3} + NH_{4}Cl = N_{2}O + 2H_{2}O + KCl$

Источник: ФИПИ