Номер 2, страница 69 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II. Неметаллы. Глава III. Вещества и их свойства - номер 2, страница 69.

Условие.

2. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой:

$P + HNO_3 + H_2O \rightarrow NO\uparrow + \text{_____}$

Решение.

Решение 2.

Решение

Для того чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции, сначала необходимо определить все продукты реакции. В данном случае фосфор (P) реагирует с азотной кислотой (HNO₃). Это окислительно-восстановительная реакция, где фосфор является восстановителем, а азотная кислота — окислителем. Продуктом окисления фосфора в водном растворе азотной кислоты обычно является ортофосфорная кислота (H₃PO₄). Продукт восстановления азота указан в условии — это оксид азота(II) (NO). Вода, указанная в левой части, является реагентом.

Таким образом, полная схема реакции выглядит так:

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

Теперь воспользуемся методом электронного баланса для нахождения коэффициентов.

1. Определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции.

Атом фосфора в простом веществе имеет степень окисления 0 ($P^0$), а в ортофосфорной кислоте ($H_3\overset{+1}{P}\overset{+5}{O_4}\overset{-2}$) — +5.

Атом азота в азотной кислоте ($\overset{+1}{H}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3}$) имеет степень окисления +5, а в оксиде азота(II) ($\overset{+2}{N}\overset{-2}{O}$) — +2.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления.

Процесс окисления (отдача электронов) для фосфора:

$P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$

Процесс восстановления (принятие электронов) для азота:

$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$

3. Уравняем число отданных и принятых электронов. Для этого найдем наименьшее общее кратное (НОК) для чисел 5 и 3. НОК(5, 3) = 15.

Чтобы число электронов в обеих полуреакциях стало равно 15, умножим первую полуреакцию на 3, а вторую — на 5.

$P^0 - 5e^- \rightarrow P^{+5}$ | 3 (этот коэффициент относится к фосфору)

$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ | 5 (этот коэффициент относится к азоту)

4. Подставим найденные коэффициенты (3 для фосфора и 5 для азота) в схему реакции:

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

5. Теперь необходимо уравнять количество атомов водорода (H) и кислорода (O). Начнем с водорода.

В правой части уравнения в 3 молекулах $H_3PO_4$ содержится $3 \times 3 = 9$ атомов водорода.

В левой части в 5 молекулах $HNO_3$ содержится 5 атомов водорода. Следовательно, для баланса не хватает $9 - 5 = 4$ атомов водорода. Эти атомы мы получим из молекул воды. Чтобы получить 4 атома водорода, нужно взять 2 молекулы $H_2O$.

Подставим коэффициент 2 перед водой:

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

6. В завершение проведем проверку по количеству атомов кислорода (O), чтобы убедиться в правильности расстановки коэффициентов.

В левой части: $(5 \times 3) + (2 \times 1) = 15 + 2 = 17$ атомов кислорода.

В правой части: $(3 \times 4) + (5 \times 1) = 12 + 5 = 17$ атомов кислорода.

Количества атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения равны. Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $3P + 5HNO_3 + 2H_2O = 3H_3PO_4 + 5NO\uparrow$.