Номер 4, страница 195 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Определите, используя метод электронного баланса, коэффициенты в уравнениях реакций, соответствующих следующим схемам:

a) $NH_3 + O_2 \xrightarrow{t, \text{кат.}} NO + H_2O;$

б) $NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O.$

а) $NH_3 + O_2 \xrightarrow{t, \text{кат.}} NO + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления элементов в каждом веществе. Степень окисления водорода +1, кислорода -2 (кроме простых веществ и пероксидов).

$\stackrel{-3}{N}\stackrel{+1}{H_3} + \stackrel{0}{O_2} \xrightarrow{t, \text{кат.}} \stackrel{+2}{N}\stackrel{-2}{O} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

2. Выпишем элементы, которые изменили свои степени окисления, и составим для них электронный баланс.

Азот (N) повышает свою степень окисления с -3 до +2. Это процесс окисления, аммиак ($NH_3$) является восстановителем.

Кислород (O) понижает свою степень окисления с 0 до -2. Это процесс восстановления, кислород ($O_2$) является окислителем.

3. Составим уравнения полуреакций и найдем коэффициенты.

$N^{-3} - 5e^- \rightarrow N^{+2}$ | 4 (восстановитель, окисление)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 5 (окислитель, восстановление)

Наименьшее общее кратное для числа отданных (5) и принятых (4) электронов равно 20. Дополнительные множители: $20 / 5 = 4$ для процесса окисления и $20 / 4 = 5$ для процесса восстановления.

4. Расставим коэффициенты в уравнении реакции. Коэффициент 4 ставим перед соединениями азота ($NH_3$ и $NO$), а коэффициент 5 — перед $O_2$.

$4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода. Слева в $4NH_3$ содержится $4 \times 3 = 12$ атомов водорода. Чтобы справа было также 12 атомов водорода, перед $H_2O$ нужно поставить коэффициент 6 ($6 \times 2 = 12$).

$4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O$

6. Проверим баланс атомов кислорода. Слева в $5O_2$ содержится $5 \times 2 = 10$ атомов кислорода. Справа в $4NO$ и $6H_2O$ содержится $4 \times 1 + 6 \times 1 = 10$ атомов кислорода. Баланс соблюден.

Ответ: $4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O$.

б) $NH_3 + O_2 \rightarrow N_2 + H_2O$

Решение

1. Определим степени окисления элементов:

$\stackrel{-3}{N}\stackrel{+1}{H_3} + \stackrel{0}{O_2} \rightarrow \stackrel{0}{N_2} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

2. Выпишем элементы, которые изменили свои степени окисления.

Азот (N) повышает свою степень окисления с -3 до 0 (процесс окисления, $NH_3$ — восстановитель).

Кислород (O) понижает свою степень окисления с 0 до -2 (процесс восстановления, $O_2$ — окислитель).

3. Составим электронный баланс, учитывая, что молекулы азота и кислорода двухатомны.

$2N^{-3} - 6e^- \rightarrow N_2^{0}$ | 2 (восстановитель, окисление)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ | 3 (окислитель, восстановление)

Наименьшее общее кратное для 6 и 4 равно 12. Дополнительные множители: $12 / 6 = 2$ и $12 / 4 = 3$.

4. Расставим коэффициенты. Из баланса следует, что коэффициент для $N_2$ равен 2. Тогда для $NH_3$ коэффициент будет $2 \times 2 = 4$. Коэффициент для $O_2$ равен 3.

$4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода. Слева в $4NH_3$ содержится $4 \times 3 = 12$ атомов водорода. Следовательно, перед $H_2O$ необходимо поставить коэффициент 6 ($6 \times 2 = 12$).

$4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$

6. Проверим баланс атомов кислорода. Слева в $3O_2$ содержится $3 \times 2 = 6$ атомов кислорода. Справа в $6H_2O$ содержится $6 \times 1 = 6$ атомов кислорода. Баланс соблюден.

Ответ: $4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O$.