Номер 13, страница 146 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

$ \text{Fe} + \text{HNO}_3(\text{разб.}) \rightarrow \text{Fe(NO}_3\text{)}_3 + \text{NO} + \text{H}_2\text{O} $

Определите окислитель и восстановитель.

Решение

Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции

Дана схема реакции: $Fe + HNO_3(разб.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + H_2O$.

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции. Степень окисления простого вещества железа равна 0. В продуктах, в соли $Fe(NO_3)_3$, железо имеет степень окисления +3. Азот в азотной кислоте $HNO_3$ имеет степень окисления +5, а в оксиде азота(II) $NO$ — +2.

$ \stackrel{0}{Fe} + H\stackrel{+5}{N}O_3 \rightarrow \stackrel{+3}{Fe}(NO_3)_3 + \stackrel{+2}{N}O + H_2O $

2. Составим полуреакции окисления и восстановления, чтобы составить электронный баланс:

$ \stackrel{0}{Fe} - 3e^- \rightarrow \stackrel{+3}{Fe} $ | 1 | процесс окисления
$ \stackrel{+5}{N} + 3e^- \rightarrow \stackrel{+2}{N} $ | 1 | процесс восстановления

3. Число отданных железом электронов равно числу принятых азотом электронов (3). Следовательно, коэффициенты для окислителя и восстановителя равны 1. Это означает, что на 1 атом $Fe$ в реакции приходится 1 атом $N$, который восстанавливается. Поставим коэффициент 1 перед $Fe$, $Fe(NO_3)_3$ и $NO$.

$ 1 \cdot Fe + HNO_3 \rightarrow 1 \cdot Fe(NO_3)_3 + 1 \cdot NO + H_2O $

4. Теперь необходимо уравнять все атомы. Подсчитаем общее количество атомов азота в правой части уравнения: 3 атома в $Fe(NO_3)_3$ и 1 атом в $NO$, всего $3+1=4$ атома. Значит, в левой части уравнения перед $HNO_3$ нужно поставить коэффициент 4.

$ Fe + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + H_2O $

5. Далее уравняем атомы водорода. Слева их 4 (в $4HNO_3$). Чтобы справа их тоже стало 4, перед молекулой воды $H_2O$ ставим коэффициент 2 ($2 \cdot 2 = 4$).

$ Fe + 4HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + 2H_2O $

6. Проверим правильность расстановки коэффициентов по числу атомов кислорода. Слева: $4 \cdot 3 = 12$ атомов. Справа: $3 \cdot 3$ (в $Fe(NO_3)_3$) + 1 (в $NO$) + $2 \cdot 1$ (в $H_2O$) = $9 + 1 + 2 = 12$ атомов. Баланс соблюден, коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $Fe + 4HNO_3(разб.) \rightarrow Fe(NO_3)_3 + NO + 2H_2O$.

Определите окислитель и восстановитель

Окислитель — это частица (атом, ион или молекула), которая принимает электроны в ходе реакции. В данном уравнении азот в степени окисления +5 ($N^{+5}$), входящий в состав азотной кислоты $HNO_3$, принимает 3 электрона, понижая свою степень окисления до +2. Следовательно, азотная кислота является окислителем.

Восстановитель — это частица, которая отдает электроны. В данной реакции атом железа ($Fe^{0}$) отдает 3 электрона, повышая свою степень окисления до +3. Следовательно, железо является восстановителем.

Ответ: Окислитель: азотная кислота $HNO_3$ (за счет атома $N^{+5}$). Восстановитель: железо $Fe$.