Номер 5, страница 95 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 17. Неметаллы. Глава III. Вещества и их свойства - номер 5, страница 95.

Условие.

5. Составьте уравнение реакции фосфора с азотной кислотой, если схема реакции

$P + HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + NO$

Решение.

Решение 2.

Решение

Для того чтобы составить уравнение реакции, необходимо расставить коэффициенты. Поскольку в ходе реакции изменяются степени окисления элементов, мы имеем дело с окислительно-восстановительной реакцией. Для её уравнивания воспользуемся методом электронного баланса.

1. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы найти, какие из них изменились:

$\overset{0}{P} + H\overset{+5}{N}O_3 + H_2O \rightarrow H_3\overset{+5}{P}O_4 + \overset{+2}{N}O$

Из схемы видно, что степень окисления фосфора (P) увеличилась с 0 до +5. Это процесс окисления, а фосфор является восстановителем.

Степень окисления азота (N) уменьшилась с +5 до +2. Это процесс восстановления, а азотная кислота (за счёт азота) является окислителем.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления, указав число отданных и принятых электронов ($e^-$):

$\overset{0}{P} - 5e^- \rightarrow \overset{+5}{P}$ (окисление)
$\overset{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{+2}{N}$ (восстановление)

3. Найдём наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (5) и принятых (3) электронов, чтобы уравнять их количество. НОК(5, 3) = 15. Теперь найдём дополнительные множители для каждой полуреакции, разделив НОК на число электронов:

$\overset{0}{P} - 5e^- \rightarrow \overset{+5}{P}$ | $15 \div 5 = 3$
$\overset{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \overset{+2}{N}$ | $15 \div 3 = 5$

Эти множители являются коэффициентами для веществ, содержащих данные элементы.

4. Поставим полученные коэффициенты в схему реакции перед соответствующими веществами: 3 перед веществами с фосфором ($P$ и $H_3PO_4$) и 5 перед веществами с азотом ($HNO_3$ и $NO$).

$3P + 5HNO_3 + H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO$

5. Теперь уравняем количество атомов водорода (H) и кислорода (O). Сначала посчитаем атомы водорода в правой части: в $3H_3PO_4$ их $3 \times 3 = 9$. В левой части в $5HNO_3$ их 5. Следовательно, из $H_2O$ нам нужно ещё $9 - 5 = 4$ атома водорода. Для этого ставим коэффициент 2 перед $H_2O$ ($2 \times 2 = 4$).

$3P + 5HNO_3 + 2H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO$

6. Проверим, уравнялось ли количество атомов кислорода (O). Это будет финальной проверкой правильности расстановки коэффициентов.

Слева: в $5HNO_3$ – $5 \times 3 = 15$ атомов; в $2H_2O$ – $2 \times 1 = 2$ атома. Всего: $15 + 2 = 17$ атомов.

Справа: в $3H_3PO_4$ – $3 \times 4 = 12$ атомов; в $5NO$ – $5 \times 1 = 5$ атомов. Всего: $12 + 5 = 17$ атомов.

Число атомов кислорода слева и справа равно. Уравнение составлено верно.

Ответ: $3P + 5HNO_3 + 2H_2O \rightarrow 3H_3PO_4 + 5NO$