Номер 3, страница 217 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

3. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, протекающей по схеме:

$P + HNO_3 + H_2O \rightarrow H_3PO_4 + NO \uparrow$

Решение:

Для того чтобы составить уравнение реакции, протекающей по схеме $ \text{P} + \text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{NO}\uparrow $, воспользуемся методом электронного баланса.

1. Сначала определим степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах, чтобы выявить элементы, которые изменяют свою степень окисления в ходе реакции.
$ \overset{0}{\text{P}} + \overset{+1}{\text{H}}\overset{+5}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}}_3 + \overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}} \rightarrow \overset{+1}{\text{H}}_3\overset{+5}{\text{P}}\overset{-2}{\text{O}}_4 + \overset{+2}{\text{N}}\overset{-2}{\text{O}} $

Из схемы видно, что степени окисления изменяют два элемента: фосфор (P) и азот (N). Фосфор повышает свою степень окисления с 0 до +5, то есть окисляется. Азот понижает свою степень окисления с +5 до +2, то есть восстанавливается.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления.
Фосфор, являясь восстановителем, отдает 5 электронов:
$ \text{P}^0 - 5e^- \rightarrow \text{P}^{+5} $ (процесс окисления)
Азот в составе азотной кислоты является окислителем и принимает 3 электрона:
$ \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} $ (процесс восстановления)

3. Найдем наименьшее общее кратное (НОК) для числа отданных и принятых электронов. Число отданных электронов равно 5, а принятых — 3. НОК(5, 3) = 15. Это означает, что в реакции общее число электронов, участвующих в переносе, равно 15.

4. Определим коэффициенты для окислителя и восстановителя. Для этого разделим НОК на число электронов, участвующих в каждой полуреакции.
$ \begin{array}{c|c|c} \text{P}^0 - 5e^- \rightarrow \text{P}^{+5} & 15 \div 5 = 3 & \text{восстановитель} \\ \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} & 15 \div 3 = 5 & \text{окислитель} \end{array} $
Коэффициент 3 относится к фосфору, а коэффициент 5 — к азоту.

5. Подставим найденные коэффициенты в исходную схему реакции:
$ 3\text{P} + 5\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{NO} $

6. Уравняем количество атомов водорода (H) и кислорода (O). Начнем с водорода. В правой части уравнения $ 3 \times 3 = 9 $ атомов водорода. В левой части 5 атомов водорода в $ 5\text{HNO}_3 $. Следовательно, из воды должно поступить еще $ 9 - 5 = 4 $ атома водорода. Для этого необходимо взять 2 молекулы воды. Ставим коэффициент 2 перед $ \text{H}_2\text{O} $.
$ 3\text{P} + 5\text{HNO}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{NO} $

7. Произведем проверку, сосчитав количество атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.
Слева: $ 5 \times 3 (\text{в HNO}_3) + 2 \times 1 (\text{в H}_2\text{O}) = 15 + 2 = 17 $ атомов.
Справа: $ 3 \times 4 (\text{в H}_3\text{PO}_4) + 5 \times 1 (\text{в NO}) = 12 + 5 = 17 $ атомов.
Количество атомов всех элементов в левой и правой частях уравнения равно. Баланс достигнут.

Ответ: Итоговое уравнение реакции имеет вид:
$ 3\text{P} + 5\text{HNO}_3 + 2\text{H}_2\text{O} = 3\text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{NO}\uparrow $