Задание №20 — Химические реакции

#67058Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

HMnO₄ + HNO₂ → Mn(NO₃)₂ + HNO₃ + H₂O

Запишите в отдельной(-ых) строчке(-ах) формулы вещества/частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое(-ая) из этих веществ/частиц является окислителем, а какое(-ая) – восстановителем.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для того чтобы расставить коэффициенты методом электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов, которые их меняют в ходе химической реакции.

1. Определим степени окисления:
В марганцевой кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{Mn}}\overset{+7}{\text{O}}\overset{-2}{_4}$ марганец имеет степень окисления $+7$ .
В азотистой кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+3}{\text{O}}\overset{-2}{_2}$ азот имеет степень окисления $+3$ .
В нитрате марганца(II) $\overset{+2}{\text{Mn}}(\text{N}\overset{+5}{\text{O}}\overset{-2}{_3})_2$ марганец имеет степень окисления $+2$ , а азот в нитрат-ионе — $+5$ .
В азотной кислоте $\text{H}\overset{+1}{\text{N}}\overset{+5}{\text{O}}\overset{-2}{_3}$ азот имеет степень окисления $+5$ .

2. Составим электронный баланс:
Марганец понижает степень окисления (принимает электроны):
$\text{Mn}^{+7} + 5\bar{e} \rightarrow \text{Mn}^{+2}$ (процесс восстановления)
Азот повышает степень окисления (отдает электроны):
$\text{N}^{+3} - 2\bar{e} \rightarrow \text{N}^{+5}$ (процесс окисления)

3. Находим наименьшее общее кратное для числа переданных электронов (5 и 2), оно равно 10. Определяем коэффициенты:
Для марганца: $10 : 5 = 2$
Для азота: $10 : 2 = 5$

4. Переносим коэффициенты в уравнение реакции:
Ставим коэффициент 2 перед марганецсодержащими веществами и коэффициент 5 перед азотсодержащими веществами. Обратите внимание, что азот в правой части находится и в соли, и в кислоте. Суммарное количество атомов азота должно быть равно 5.
$2\text{HMnO}_4 + 5\text{HNO}_2 \rightarrow 2\text{Mn(NO}_3)_2 + \text{HNO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$

Проверим количество атомов азота: слева 5 атомов (в $5\text{HNO}_2$ ), справа 4 атома в $2\text{Mn(NO}_3)_2$ и 1 атом в $\text{HNO}_3$ , итого 5. Баланс по водороду: слева $2 + 5 = 7$ , справа $1 + 3 \cdot 2 = 7$ . Баланс по кислороду: слева $2 \cdot 4 + 5 \cdot 2 = 18$ , справа $2 \cdot 6 + 3 + 3 = 18$ . Коэффициенты расставлены верно.

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Марганец в степени окисления $+7$ (или $\text{HMnO}_4$ ) является окислителем.
Азот в степени окисления $+3$ (или $\text{HNO}_2$ ) является восстановителем.

Ответ:
$2\text{HMnO}_4 + 5\text{HNO}_2 = 2\text{Mn(NO}_3)_2 + \text{HNO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$
Окислитель: $\text{HMnO}_4$ (или $\text{Mn}^{+7}$ )
Восстановитель: $\text{HNO}_2$ (или $\text{N}^{+3}$ )

Источник: ФИПИ