Номер 5, страница 218 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

5. В схеме реакции $\text{HNO}_3 \rightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{NO}_2 + \text{O}_2$ расставьте коэффициенты методом электронного баланса.

Решение

Для расстановки коэффициентов в уравнении реакции $HNO_3 \rightarrow H_2O + NO_2 + O_2$ необходимо использовать метод электронного баланса, который основан на законе сохранения заряда в окислительно-восстановительных реакциях.

1. Определим степени окисления (С.О.) всех элементов в реагентах и продуктах:

$H^{+1}N^{+5}O_3^{-2} \rightarrow H_2^{+1}O^{-2} + N^{+4}O_2^{-2} + O_2^0$

2. Выпишем элементы, которые изменили свою степень окисления, и составим для них полуреакции восстановления и окисления.

• Азот ($N$) понизил свою степень окисления с +5 до +4. Он принял электроны, следовательно, является окислителем, а процесс называется восстановлением.
• Часть атомов кислорода ($O$) повысила свою степень окисления с -2 до 0. Кислород отдал электроны, следовательно, является восстановителем, а процесс называется окислением.

3. Составим схему электронного баланса. Учтем, что молекула кислорода состоит из двух атомов ($O_2$).

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$
$2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$

4. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (4) и принятых (1) электронов. НОК(1, 4) = 4. Определим дополнительные множители для каждой полуреакции, разделив НОК на число электронов в ней.

$\begin{array}{c|c c c|c} N^{+5} + 1e^- & \rightarrow & N^{+4} & | & 4 \\ 2O^{-2} & \rightarrow & O_2^0 + 4e^- & | & 1 \\ \end{array}$

Множитель 4 относится к азоту, а множитель 1 — к молекулярному кислороду.

5. Расставим эти коэффициенты в уравнении реакции. Ставим 4 перед $HNO_3$ (источник $N^{+5}$) и 4 перед $NO_2$ (продукт с $N^{+4}$). Коэффициент 1 перед $O_2$ обычно не пишется.

$4HNO_3 \rightarrow H_2O + 4NO_2 + O_2$

6. Уравняем количество атомов водорода ($H$). Слева в $4HNO_3$ находится 4 атома водорода. Чтобы справа их тоже стало 4, перед $H_2O$ ставим коэффициент 2 ($2 \times 2 = 4$).

$4HNO_3 \rightarrow 2H_2O + 4NO_2 + O_2$

7. Проверим баланс атомов кислорода ($O$):

• Слева: $4 \times 3 = 12$ атомов.
• Справа: в $2H_2O$ — 2 атома, в $4NO_2$ — $4 \times 2 = 8$ атомов, в $O_2$ — 2 атома. Итого: $2 + 8 + 2 = 12$ атомов.

Количество атомов всех элементов слева и справа одинаково. Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $4HNO_3 \rightarrow 2H_2O + 4NO_2 + O_2$