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 исходных веществах:
В хлориде аммония $NH_{4}Cl$ азот имеет степень окисления $-3$, а водород $+1$.
Магний $Mg$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$.
В продуктах реакции:
В аммиаке $NH_{3}$ степени окисления азота и водорода не изменились ($-3$ и $+1$ соответственно).
В хлориде магния $MgCl_{2}$ магний имеет степень окисления $+2$.
В молекулярном водороде $H_{2}$ (простое вещество) степень окисления водорода равна $0$.
Таким образом, свои степени окисления меняют магний и водород.

2. Составим электронный баланс:
Магний отдаёт электроны (окисляется):
$Mg^{0} - 2\bar{e} \rightarrow Mg^{+2}$ (процесс окисления)
Водород принимает электроны (восстанавливается). Учитываем, что в $H_{2}$ два атома:
$2H^{+1} + 2\bar{e} \rightarrow H_{2}^{0}$ (процесс восстановления)

3. Определим коэффициенты:
Число отданных и принятых электронов равно $2$. Следовательно, основные коэффициенты перед магнием и водородом равны $1$:
$1 \cdot Mg^{0} \rightarrow 1 \cdot Mg^{+2}$
$1 \cdot 2H^{+1} \rightarrow 1 \cdot H_{2}^{0}$

4. Расставим коэффициенты в уравнении:
Перед $Mg$ и $MgCl_{2}$ ставим коэффициент $1$ (обычно не пишется).
Чтобы получить $2H^{+1}$ для образования одной молекулы $H_{2}$, нам необходимо взять $2$ молекулы $NH_{4}Cl$. Тогда в правой части перед $NH_{3}$ также появится коэффициент $2$, чтобы уравнять азот.
Проверим хлор: слева $2$ атома в $2NH_{4}Cl$, справа $2$ атома в $MgCl_{2}$. Всё сходится.

Итоговое уравнение:
$2NH_{4}Cl + Mg = 2NH_{3} + MgCl_{2} + H_{2}$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Восстановитель: $Mg$ (или $Mg^{0}$) за счёт увеличения степени окисления.
Окислитель: $NH_{4}Cl$ (или $H^{+}$ в нём) за счёт уменьшения степени окисления.

Ответ:
$2NH_{4}Cl + Mg = 2NH_{3} + MgCl_{2} + H_{2}$
$Mg$ (или $Mg^{0}$) — восстановитель;
$NH_{4}Cl$ (или $H^{+}$) — окислитель.

Источник: ФИПИ