Номер 9, страница 219 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

9. Растворение алюминия в разбавленной азотной кислоте происходит без выделения газов и приводит к образованию двух нитратов. Напишите уравнение реакции, составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Решение

В условии задачи сказано, что алюминий реагирует с разбавленной азотной кислотой без выделения газа. Алюминий — активный металл, а азотная кислота — сильный окислитель. В зависимости от концентрации кислоты и активности металла, азот в степени окисления $+5$ может восстанавливаться до разных степеней окисления. Отсутствие газообразных продуктов ($NO_2, NO, N_2O, N_2$) указывает на то, что продуктом восстановления азота является ион аммония $NH_4^+$, в котором азот имеет степень окисления $-3$.

Таким образом, в ходе реакции образуются два нитрата: нитрат алюминия $Al(NO_3)_3$ (продукт окисления алюминия) и нитрат аммония $NH_4NO_3$ (продукт восстановления азотной кислоты). Также в реакции образуется вода.

Уравнение реакции

Составим схему реакции и уравняем ее методом электронного баланса.

Схема реакции: $Al + HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + NH_4NO_3 + H_2O$

Расставим коэффициенты на основе электронного баланса (см. следующий пункт):

$8Al + 30HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3NH_4NO_3 + 9H_2O$

Ответ: $8Al + 30HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3NH_4NO_3 + 9H_2O$.

Электронный баланс

Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$Al^0 \rightarrow Al^{+3}$

$N^{+5} \rightarrow N^{-3}$ (в составе иона $NH_4^+$)

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$ \begin{array}{c|c} 8 & Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3} \\ 3 & N^{+5} + 8e^- \rightarrow N^{-3} \end{array} $

Алюминий отдает 3 электрона, являясь восстановителем. Азот принимает 8 электронов, являясь окислителем. Наименьшее общее кратное для 3 и 8 равно 24. Отсюда находим коэффициенты: 8 для алюминия и 3 для азота, изменившего степень окисления.

Ответ:

$ \begin{array}{c|c|l} 8 & Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3} & \text{окисление, восстановитель} \\ 3 & N^{+5} + 8e^- \rightarrow N^{-3} & \text{восстановление, окислитель} \end{array} $

Окислитель и восстановитель

В данной реакции алюминий ($Al^0$) повышает свою степень окисления с 0 до +3, отдавая электроны. Следовательно, алюминий является восстановителем.

Азот ($N^{+5}$) в составе азотной кислоты ($HNO_3$) понижает свою степень окисления с +5 до -3, принимая электроны. Следовательно, азотная кислота (за счет атома азота в степени окисления +5) является окислителем.

Ответ: Восстановитель — алюминий ($Al$). Окислитель — азотная кислота ($HNO_3$).