Номер 5, страница 60 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которой:

$Ca + HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + H_2O.$

Какой ион проявляет в этой реакции окислительные свойства?

Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которой: $Ca + HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + H_2O$

Дано:

Схема реакции: $Ca + HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + N_2O + H_2O$

Найти:

Коэффициенты в уравнении реакции.

Решение:

1. Определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции. Для этого расставим степени окисления над каждым элементом в схеме:

$ \stackrel{0}{Ca} + H\stackrel{+1}{N}\stackrel{+5}{O_3}\stackrel{-2}{} \rightarrow \stackrel{+2}{Ca}(\stackrel{+5}{N}\stackrel{-2}{O_3})_2 + \stackrel{+1}{N}_2\stackrel{-2}{O} + H_2\stackrel{+1}{O}\stackrel{-2}{} $

Свои степени окисления изменяют кальций (с 0 до +2) и азот (с +5 до +1).

2. Составим полуреакции окисления (отдача электронов) и восстановления (принятие электронов).

Кальций отдает 2 электрона, являясь восстановителем:

$Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{+2}$

Азот принимает 4 электрона на каждый атом. Так как в продукте ($N_2O$) два атома азота, то в процессе восстановления участвуют 2 иона азота, которые суммарно принимают 8 электронов:

$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$

3. Составим электронный баланс. Число отданных электронов должно быть равно числу принятых. Находим наименьшее общее кратное (НОК) для чисел 2 и 8. НОК(2,8) = 8. Это означает, что в реакции участвуют 4 атома кальция и 2 атома азота (из которых образуется $N_2O$).

$ \begin{array}{c|c c l|c} Ca^0 & - & 2e^- & \rightarrow Ca^{+2} & 4 \\ 2N^{+5} & + & 8e^- & \rightarrow N_2^{+1} & 1 \end{array} $

Множитель 4 ставим перед $Ca$ и $Ca(NO_3)_2$. Множитель 1 ставим перед $N_2O$.

$4Ca + HNO_3 \rightarrow 4Ca(NO_3)_2 + 1N_2O + H_2O$

4. Уравняем количество всех атомов. Начнем с азота. В правой части уравнения $4 \cdot 2 = 8$ атомов азота в нитрате кальция и 2 атома в оксиде азота(I). Всего $8 + 2 = 10$ атомов азота. Следовательно, в левой части перед $HNO_3$ нужно поставить коэффициент 10.

$4Ca + 10HNO_3 \rightarrow 4Ca(NO_3)_2 + N_2O + H_2O$

5. Уравняем атомы водорода. В левой части 10 атомов водорода. Чтобы в правой части их тоже стало 10, перед $H_2O$ ставим коэффициент 5.

$4Ca + 10HNO_3 \rightarrow 4Ca(NO_3)_2 + N_2O + 5H_2O$

6. Проверим правильность расстановки коэффициентов по числу атомов кислорода.

Слева: $10 \cdot 3 = 30$ атомов.

Справа: $4 \cdot (2 \cdot 3) + 1 + 5 = 24 + 1 + 5 = 30$ атомов.

Количество атомов кислорода слева и справа одинаково, следовательно, коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $4Ca + 10HNO_3 = 4Ca(NO_3)_2 + N_2O + 5H_2O$.

Какой ион проявляет в этой реакции окислительные свойства?

Решение:

Окислитель — это частица (атом, молекула или ион), которая в ходе реакции принимает электроны, понижая свою степень окисления. В рассматриваемой реакции элементом-окислителем является азот, который восстанавливается из степени окисления +5 до +1.

В исходном веществе ($HNO_3$) азот находится в степени окисления +5. Азотная кислота является сильным электролитом и в водном растворе диссоциирует на ионы водорода ($H^+$) и нитрат-ионы ($NO_3^-$). Именно нитрат-ион $NO_3^-$ содержит атом азота в высшей степени окисления (+5) и выступает в роли окислителя, принимая электроны.

Ответ: Окислительные свойства в этой реакции проявляет нитрат-ион ($NO_3^-$).