Номер 6, страница 156, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Составьте электронный баланс для уравнения производства аммиака.

Решение

Процесс производства аммиака (процесс Габера-Боша) заключается в синтезе аммиака ($NH_3$) из простых веществ — азота ($N_2$) и водорода ($H_2$). Схема этой химической реакции выглядит так:

$N_2 + H_2 \rightarrow NH_3$

Для составления электронного баланса и расстановки коэффициентов необходимо определить степени окисления элементов до и после реакции.

В простых веществах ($N_2$ и $H_2$) атомы имеют степень окисления 0. В молекуле аммиака ($NH_3$) водород имеет степень окисления +1, а азот -3.

$\overset{0}{N_2} + \overset{0}{H_2} \rightarrow \overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3}$

Изменения степеней окисления:

• Азот (N) изменил степень окисления с 0 до -3.
• Водород (H) изменил степень окисления с 0 до +1.

Азот, принимая электроны, понижает свою степень окисления, следовательно, он является окислителем и подвергается процессу восстановления.

Водород, отдавая электроны, повышает свою степень окисления, следовательно, он является восстановителем и подвергается процессу окисления.

Составим полуреакции, которые составляют электронный баланс. Важно учесть, что молекулы исходных веществ двухатомны:

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

$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$

Количество электронов, отданных в процессе окисления, должно быть равно количеству электронов, принятых в процессе восстановления. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для чисел 6 и 2, которое равно 6. Это позволяет найти коэффициенты для полуреакций и, соответственно, для всего уравнения.

$N_2^0 + 6e^- \rightarrow 2N^{-3}$ | $\text{6}$ | $\text{1}$ | окислитель, восстановление

$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | $\text{2}$ | $\text{3}$ | восстановитель, окисление

Множители 1 и 3 являются стехиометрическими коэффициентами. Таким образом, перед $N_2$ ставится коэффициент 1 (который обычно не пишется), а перед $H_2$ — коэффициент 3. В результате реакции образуются 2 молекулы $NH_3$, что следует из полуреакции для азота ($2N^{-3}$).

Сбалансированное уравнение реакции:

$N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3$

Ответ:

Электронный баланс для реакции производства аммиака:

$N_2^0 + 6e^- \rightarrow 2N^{-3}$ | 1 | окислитель ($N_2$)

$H_2^0 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}$ | 3 | восстановитель ($H_2$)

Сбалансированное уравнение реакции:

$N_2 + 3H_2 = 2NH_3$