Номер 11, страница 23 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. В присутствии платины аммиак сгорает в кислороде с образованием двух оксидов, один из которых оксид азота(II). Напишите соответствующее уравнение реакции, расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса. Укажите роль платины в химической реакции.

Напишите соответствующее уравнение реакции, расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

Согласно условию, аммиак ($NH_3$) сгорает в кислороде ($O_2$) с образованием двух оксидов. Один из них — оксид азота(II) ($NO$), второй — оксид водорода, то есть вода ($H_2O$). Реакция протекает в присутствии платины ($Pt$), которая является катализатором.

Схема реакции выглядит следующим образом:
$NH_3 + O_2 \xrightarrow{Pt} NO + H_2O$

Для расстановки коэффициентов применим метод электронного баланса.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:
$N^{-3}H_3^{+1} + O_2^{0} \rightarrow N^{+2}O^{-2} + H_2^{+1}O^{-2}$
Изменяются степени окисления у азота (с -3 до +2) и кислорода (с 0 до -2).

2. Составим электронные уравнения для процессов окисления и восстановления:
$N^{-3} - 5e^{-} \rightarrow N^{+2}$ — это процесс окисления. Азот в аммиаке является восстановителем.
$O_2^{0} + 4e^{-} \rightarrow 2O^{-2}$ — это процесс восстановления. Молекулярный кислород является окислителем.

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных (5) и принятых (4) электронов, чтобы уравнять их. НОК(5, 4) = 20.
Найдем дополнительные множители для каждой полуреакции:
Для окисления: $20 \div 5 = 4$.
Для восстановления: $20 \div 4 = 5$.
$4 | N^{-3} - 5e^{-} \rightarrow N^{+2}$
$5 | O_2^{0} + 4e^{-} \rightarrow 2O^{-2}$

4. Полученные множители используем как стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции. Ставим 4 перед $NH_3$ и $NO$, а 5 — перед $O_2$.
$4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt} 4NO + H_2O$

5. Теперь уравняем количество атомов водорода. В левой части $4 \times 3 = 12$ атомов H. Чтобы в правой части было также 12 атомов, ставим коэффициент 6 перед $H_2O$ ($6 \times 2 = 12$).
$4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt} 4NO + 6H_2O$

6. Проверяем баланс по кислороду. В левой части $5 \times 2 = 10$ атомов O. В правой части $4 \times 1 + 6 \times 1 = 4 + 6 = 10$ атомов O. Все атомы уравновешены.

Ответ: Итоговое уравнение реакции: $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} 4NO + 6H_2O$. В данной реакции аммиак ($NH_3$) является восстановителем, а кислород ($O_2$) — окислителем.

Укажите роль платины в химической реакции.

Платина ($Pt$) в данной реакции не расходуется и не входит в состав продуктов. Вещества, которые ускоряют химическую реакцию, но сами в ней не расходуются, называются катализаторами. Таким образом, платина выполняет роль катализатора.

Каталитическое окисление аммиака на платиновом (или платино-родиевом) катализаторе — это важнейшая стадия промышленного получения азотной кислоты. Катализатор не только значительно увеличивает скорость реакции, но и направляет ее по определенному пути, так как без катализатора горение аммиака приводит к образованию свободного азота ($N_2$) и воды.

Ответ: Платина ($Pt$) выполняет роль катализатора.