Номер 4, страница 74, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Составьте уравнения реакций с участием аммиака, используя метод электронного баланса:

а) $NH_3 + O_2 \to N_2 + H_2O$

б) $NH_3 + Br_2 \to N_2 + HBr$

a) $NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах реакции. Степень окисления водорода в соединениях, как правило, +1, а кислорода -2 (кроме пероксидов и фторидов). Степень окисления простых веществ равна 0.

$N^{-3}H_3^{+1} + O_2^0 \rightarrow N_2^0 + H_2^{+1}O^{-2}$

Из схемы видно, что степени окисления меняют азот и кислород.

Азот повышает степень окисления с -3 до 0, следовательно, аммиак ($NH_3$) является восстановителем и подвергается окислению.

Кислород понижает степень окисления с 0 до -2, следовательно, кислород ($O_2$) является окислителем и подвергается восстановлению.

2. Составим электронный баланс. Для этого запишем полуреакции окисления и восстановления.

Процесс окисления (азот отдает электроны):

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$

Процесс восстановления (кислород принимает электроны):

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$

3. Найдём наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов, чтобы их количество было равным. НОК(6, 4) = 12.

Найдём дополнительные множители для каждой полуреакции:

$12 \div 6 = 2$ для процесса окисления.

$12 \div 4 = 3$ для процесса восстановления.

Запишем баланс с учетом множителей:

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0 \quad|\quad \times 2$

$O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2} \quad|\quad \times 3$

4. Расставим коэффициенты в уравнении реакции. Множители из электронного баланса являются коэффициентами для соответствующих веществ.

Перед формулой $N_2$ ставим коэффициент 2, тогда перед $NH_3$ должен быть коэффициент $2 \times 2 = 4$.

Перед формулой $O_2$ ставим коэффициент 3, тогда перед $H_2O$ (где находится $O^{-2}$) должен быть коэффициент $3 \times 2 = 6$.

Получаем уравнение:

$4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$

5. Проверим правильность расстановки коэффициентов, подсчитав число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения.

Азот (N): слева 4, справа $2 \times 2 = 4$.

Водород (H): слева $4 \times 3 = 12$, справа $6 \times 2 = 12$.

Кислород (O): слева $3 \times 2 = 6$, справа $6 \times 1 = 6$.

Число атомов каждого элемента слева и справа одинаково, следовательно, уравнение составлено верно.

Ответ: $4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O$

б) $NH_3 + Br_2 \rightarrow N_2 + HBr$

Решение

1. Определим степени окисления элементов:

$N^{-3}H_3^{+1} + Br_2^0 \rightarrow N_2^0 + H^{+1}Br^{-1}$

Степени окисления меняют азот и бром.

Азот ($N^{-3}$) повышает степень окисления до 0, является восстановителем.

Бром ($Br^0$) понижает степень окисления до -1, является окислителем.

2. Составим электронный баланс:

Процесс окисления (восстановитель $NH_3$):

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0$

Процесс восстановления (окислитель $Br_2$):

$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$

3. Найдём наименьшее общее кратное для числа отданных (6) и принятых (2) электронов. НОК(6, 2) = 6.

Определим дополнительные множители:

$6 \div 6 = 1$ для процесса окисления.

$6 \div 2 = 3$ для процесса восстановления.

Запишем баланс с учетом множителей:

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^0 \quad|\quad \times 1$

$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1} \quad|\quad \times 3$

4. Расставим коэффициенты в уравнении.

Перед $N_2$ ставим коэффициент 1 (обычно не пишется), тогда перед $NH_3$ ставим коэффициент 2.

Перед $Br_2$ ставим коэффициент 3, тогда перед $HBr$ (где находится $Br^{-1}$) ставим коэффициент $3 \times 2 = 6$.

Получаем уравнение:

$2NH_3 + 3Br_2 \rightarrow N_2 + 6HBr$

5. Проверим баланс атомов.

Азот (N): слева 2, справа 2.

Водород (H): слева $2 \times 3 = 6$, справа $6 \times 1 = 6$.

Бром (Br): слева $3 \times 2 = 6$, справа $6 \times 1 = 6$.

Уравнение составлено верно.

Ответ: $2NH_3 + 3Br_2 = N_2 + 6HBr$