Номер 13, страница 67 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении химической реакции, схема которой

$C + HNO_3 \rightarrow NO_2 + CO_2 + H_2O$

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Для того чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции:

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

Из схемы видно, что степени окисления изменили углерод (с 0 до +4) и азот (с +5 до +4).

2. Составим полуреакции окисления и восстановления. Углерод отдает электроны и окисляется, являясь восстановителем. Азот принимает электроны и восстанавливается, являясь окислителем.

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$

3. Составим электронный баланс. Число отданных электронов должно равняться числу принятых. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для чисел отданных и принятых электронов (4 и 1), которое равно 4. Умножим полуреакции на соответствующие множители, чтобы уравнять число электронов:

$C^0 \rightarrow C^{+4} + 4e^-$ | 1 (процесс окисления)
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 4 (процесс восстановления)

Таким образом, коэффициент 1 ставится перед веществами, содержащими углерод (C и $CO_2$), а коэффициент 4 — перед веществами, содержащими азот ($HNO_3$ и $NO_2$).

4. Подставим найденные коэффициенты в схему реакции (коэффициент 1 обычно не пишется):

$C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + CO_2 + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода (H) и кислорода (O). Слева в $4HNO_3$ содержится 4 атома водорода. Чтобы уравнять их количество, ставим коэффициент 2 перед $H_2O$ справа:

$C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + CO_2 + 2H_2O$

6. Выполним проверку по количеству атомов кислорода. Слева: $4 \times 3 = 12$ атомов. Справа: $(4 \times 2) + 2 + (2 \times 1) = 8 + 2 + 2 = 12$ атомов. Баланс атомов соблюден, коэффициенты расставлены верно.

7. Определим окислитель и восстановитель.

Восстановитель — вещество, которое отдает электроны. В данной реакции это углерод $C$.

Окислитель — вещество, которое принимает электроны. В данной реакции это азотная кислота $HNO_3$ (за счет атома азота $N^{+5}$).

Ответ: Уравнение реакции: $C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + CO_2 + 2H_2O$. Окислителем является азотная кислота $HNO_3$ (за счет $N^{+5}$), а восстановителем — углерод $C$.