Номер 5, страница 102 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Вещества и их свойства. Параграф 19. Неорганические и органические основания. Примените свои знания - номер 5, страница 102.

Условие.

5. Составьте электронный баланс для уравнения реакции аммиака с оксидом меди(II).

Решение.

Решение 2.

Решение

1. Запишем схему реакции взаимодействия аммиака ($NH_3$) с оксидом меди(II) ($CuO$). В этой окислительно-восстановительной реакции аммиак выступает в роли восстановителя, а оксид меди(II) — в роли окислителя. Продуктами реакции являются простые вещества — азот и медь, а также вода.

$NH_3 + CuO \rightarrow N_2 + Cu + H_2O$

2. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах, чтобы выявить элементы, изменившие свою степень окисления.

$ \stackrel{-3}{N} \stackrel{+1}{H}_3 + \stackrel{+2}{Cu} \stackrel{-2}{O} \rightarrow \stackrel{0}{N}_2 + \stackrel{0}{Cu} + \stackrel{+1}{H}_2 \stackrel{-2}{O} $

Степень окисления изменили:

Азот (N): с $-3$ в аммиаке ($NH_3$) до $0$ в молекулярном азоте ($N_2$).

Медь (Cu): с $+2$ в оксиде меди(II) ($CuO$) до $0$ в металлической меди ($Cu$).

3. Составим уравнения полуреакций окисления и восстановления (электронный баланс).
Азот отдает электроны (окисляется), а медь принимает электроны (восстанавливается).

Процесс окисления: так как в продуктах образуется молекула $N_2$, состоящая из двух атомов, мы должны учесть два атома азота из исходного вещества.

$2\stackrel{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \stackrel{0}{N}_2$

Процесс восстановления: ион меди принимает два электрона.

$\stackrel{+2}{Cu} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cu}$

4. Чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым, находим наименьшее общее кратное (НОК) для 6 и 2, которое равно 6. Затем определяем множители для каждой полуреакции:

$2\stackrel{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \stackrel{0}{N}_2 \quad | \quad 1 \quad$ (окисление, $NH_3$ - восстановитель)
$\stackrel{+2}{Cu} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cu} \quad | \quad 3 \quad$ (восстановление, $CuO$ - окислитель)

5. Полученные множители (1 и 3) являются коэффициентами в уравнении реакции. Коэффициент 2 перед $NH_3$ (из $2N^{-3}$), 1 перед $N_2$, 3 перед $CuO$ и 3 перед $Cu$. Подставим их в схему реакции:

$2NH_3 + 3CuO \rightarrow N_2 + 3Cu + H_2O$

6. Последним шагом уравниваем количество атомов водорода и кислорода. В левой части уравнения $2 \times 3 = 6$ атомов водорода, поэтому в правой части перед $H_2O$ ставим коэффициент 3. Проверяем количество атомов кислорода: в левой части 3 атома (в $3CuO$), в правой части также 3 атома (в $3H_2O$). Уравнение сбалансировано.

Ответ:

Электронный баланс для реакции аммиака с оксидом меди(II):

$2\stackrel{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \stackrel{0}{N}_2 \quad | \quad 1 \quad$ (процесс окисления)
$\stackrel{+2}{Cu} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cu} \quad | \quad 3 \quad$ (процесс восстановления)

Аммиак $NH_3$ (азот в степени окисления -3) является восстановителем.
Оксид меди(II) $CuO$ (медь в степени окисления +2) является окислителем.

Сбалансированное уравнение реакции:

$2NH_3 + 3CuO \rightarrow N_2 + 3Cu + 3H_2O$