Номер 8, страница 202 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

8. Используя метод электронного баланса, определите коэффициенты в следующей схеме химической реакции:

$ \text{CuO} + \text{NH}_3 \xrightarrow{t} \text{N}_2 + \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} $

Решение

Чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции методом электронного баланса, выполним следующие шаги:

1. Определим степени окисления каждого элемента в реагентах и продуктах:

$ \stackrel{+2}{\text{Cu}}\stackrel{-2}{\text{O}} + \stackrel{-3}{\text{N}}\stackrel{+1}{\text{H}}_3 \xrightarrow{t} \stackrel{0}{\text{N}}_2 + \stackrel{0}{\text{Cu}} + \stackrel{+1}{\text{H}}_2\stackrel{-2}{\text{O}} $

Из схемы видно, что свои степени окисления изменили медь (Cu) и азот (N).

• $ \text{Cu}^{+2} \rightarrow \text{Cu}^{0} $ - степень окисления меди понизилась, значит, медь является окислителем и проходит процесс восстановления.
• $ \text{N}^{-3} \rightarrow \text{N}_{2}^{0} $ - степень окисления азота повысилась, значит, азот является восстановителем и проходит процесс окисления.

2. Составим полуреакции восстановления и окисления.

Процесс восстановления (принятие электронов):

$ \text{Cu}^{+2} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu}^{0} $

Процесс окисления (отдача электронов). Обращаем внимание, что в продуктах образуется молекула азота $ \text{N}_2 $, поэтому в левой части полуреакции нужно учесть два атома азота:

$ 2\text{N}^{-3} - 6\text{e}^- \rightarrow \text{N}_2^{0} $

3. Составим электронный баланс. Число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. Для этого находим наименьшее общее кратное (НОК) для чисел принятых и отданных электронов (2 и 6). НОК(2, 6) = 6. Это число определяет, сколько всего электронов участвует в процессе. Дополнительные множители (коэффициенты) для полуреакций находим, разделив НОК на число электронов в каждой полуреакции.

$ \begin{array}{c|c|l} \text{Cu}^{+2} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{Cu}^{0} & 6 : 2 = 3 & \text{процесс восстановления (окислитель)} \\ \hline 2\text{N}^{-3} - 6\text{e}^- \rightarrow \text{N}_2^{0} & 6 : 6 = 1 & \text{процесс окисления (восстановитель)} \end{array} $

4. Полученные множители (3 и 1) являются коэффициентами в уравнении реакции. Расставим их:

Коэффициент 3 ставим перед веществами, содержащими медь ($ \text{CuO} $ и $ \text{Cu} $).

Коэффициент 1 ставим перед веществом, содержащим молекулярный азот ($ \text{N}_2 $). Так как в полуреакции окисления участвовало два атома азота ($ 2\text{N}^{-3} $), то перед аммиаком ($ \text{NH}_3 $) ставим коэффициент 2.

Получаем схему с расставленными коэффициентами:

$ 3\text{CuO} + 2\text{NH}_3 \xrightarrow{t} 1\text{N}_2 + 3\text{Cu} + \text{H}_2\text{O} $ (коэффициент 1 обычно не пишется).

5. Уравняем остальные элементы. В данном случае, это водород и кислород. Подсчитаем их количество в левой части:

• Атомов водорода (H): $2 \times 3 = 6$.
• Атомов кислорода (O): $3 \times 1 = 3$.

Чтобы уравнять их в правой части, необходимо поставить коэффициент 3 перед молекулой воды ($ \text{H}_2\text{O} $). Тогда в правой части будет $3 \times 2 = 6$ атомов водорода и $3 \times 1 = 3$ атома кислорода.

6. Запишем итоговое уравнение и выполним проверку:

$ 3\text{CuO} + 2\text{NH}_3 \xrightarrow{t} \text{N}_2 + 3\text{Cu} + 3\text{H}_2\text{O} $

Проверка:

• Cu: слева 3, справа 3.
• O: слева 3, справа 3.
• N: слева 2, справа 2.
• H: слева $2 \times 3 = 6$, справа $3 \times 2 = 6$.

Баланс атомов соблюден, коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $ 3\text{CuO} + 2\text{NH}_3 \xrightarrow{t} \text{N}_2 + 3\text{Cu} + 3\text{H}_2\text{O} $.