Задание №20 — Химические реакции

#67074Задание №20ФИПИ

ОВР. Электронный баланс

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты
в схеме реакции

C + KNO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + N₂

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 левой части уравнения:
Углерод $\text{C}$ — простое вещество, его степень окисления равна $0$ .
В нитрате калия $\text{KNO}_3$ : у калия $+1$ , у кислорода $-2$ . Сумма степеней окисления равна нулю: $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$ , откуда степень окисления азота $\text{N}$ равна $+5$ .
В правой части уравнения:
В карбонате калия $\text{K}_2\text{CO}_3$ : у калия $+1$ , у кислорода $-2$ . Сумма: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$ , степень окисления углерода $\text{C}$ равна $+4$ .
В углекислом газе $\text{CO}_2$ : у кислорода $-2$ , значит, у углерода $\text{C}$ степень окисления $+4$ .
В молекулярном азоте $\text{N}_2$ — простое вещество, степень окисления равна $0$ .

2. Составим электронный баланс:
Углерод отдает электроны (окисляется):
$\text{C}^0 - 4\bar{e} \rightarrow \text{C}^{+4}$
Азот принимает электроны (восстанавливается). Учитываем, что в правой части образуется двухатомная молекула $\text{N}_2$ :
$2\text{N}^{+5} + 10\bar{e} \rightarrow \text{N}_2^0$

3. Находим наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Для $4$ и $10$ это $20$ .
Коэффициент для углерода: $20 : 4 = 5$ .
Коэффициент для азота: $20 : 10 = 2$ (перед парой атомов азота).

4. Переносим коэффициенты в уравнение:
Ставим $5$ перед углеродом $\text{C}$ .
Ставим $4$ перед $\text{KNO}_3$ (так как нам нужно $2 \cdot 2 = 4$ атома азота).
Ставим $2$ перед $\text{N}_2$ .
Теперь уравниваем калий: слева $4$ атома $\text{K}$ , значит, перед $\text{K}_2\text{CO}_3$ ставим коэффициент $2$ .
Считаем углерод: всего справа $2$ атома в $\text{K}_2\text{CO}_3$ и $3$ атома должно быть в $\text{CO}_2$ , чтобы в сумме получилось $5$ . Ставим $3$ перед $\text{CO}_2$ .
Проверяем кислород: слева $4 \cdot 3 = 12$ . Справа $2 \cdot 3 + 3 \cdot 2 = 6 + 6 = 12$ . Кислород сошелся.

Итоговое уравнение:
$5\text{C} + 4\text{KNO}_3 = 2\text{K}_2\text{CO}_3 + 3\text{CO}_2 + 2\text{N}_2$

5. Укажем окислитель и восстановитель:
Углерод в степени окисления $0$ ( $\text{C}$ ) является восстановителем.
Азот в степени окисления $+5$ (или нитрат калия $\text{KNO}_3$ ) является окислителем.

Ответ:
$5\text{C} + 4\text{KNO}_3 = 2\text{K}_2\text{CO}_3 + 3\text{CO}_2 + 2\text{N}_2$
Восстановитель: $\text{C}$ (или $\text{C}^0$ )
Окислитель: $\text{KNO}_3$ (или $\text{N}^{+5}$ )

Источник: ФИПИ