Номер 6, страница 171 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, соответствующее следующей схеме:

$Al + HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + N_2O + H_2O$

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Для того чтобы уравнять химическую реакцию, воспользуемся методом электронного баланса. Сначала определим степени окисления каждого элемента в соединениях до и после реакции.

$\overset{0}{Al} + H\overset{+5}{N}O_3 \rightarrow \overset{+3}{Al}(\overset{+5}{N}O_3)_3 + \overset{+1}{N}_2O + H_2O$

Элементы, которые изменили свою степень окисления, — это алюминий ($Al$) и азот ($N$). Алюминий переходит из степени окисления 0 в +3, а азот — из +5 в +1.

1. Составление уравнения реакции методом электронного баланса

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

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$
$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$

Чтобы количество отданных и принятых электронов было одинаковым, находим наименьшее общее кратное для чисел 3 и 8, которое равно 24. Умножаем первую полуреакцию на 8, а вторую — на 3.

$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | 8
$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$ | 3

Коэффициенты 8 и 3 используем в основном уравнении. Ставим 8 перед $Al$ и $Al(NO_3)_3$, а 3 — перед $N_2O$.

$8Al + HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3N_2O + H_2O$

Теперь уравняем количество атомов азота. Справа у нас $8 \times 3 = 24$ атома $N$ в нитрате алюминия и $3 \times 2 = 6$ атомов $N$ в оксиде азота. Всего $24 + 6 = 30$ атомов азота. Значит, перед $HNO_3$ ставим коэффициент 30.

$8Al + 30HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3N_2O + H_2O$

Последним шагом уравниваем водород. Слева 30 атомов водорода, значит, справа перед $H_2O$ ставим коэффициент 15. Проверим кислород: слева $30 \times 3 = 90$, справа $8 \times 3 \times 3 + 3 \times 1 + 15 \times 1 = 72 + 3 + 15 = 90$. Атомы уравнены.

Ответ: $8Al + 30HNO_3 \rightarrow 8Al(NO_3)_3 + 3N_2O + 15H_2O$.

2. Указание окислителя и восстановителя

В данной реакции алюминий ($Al$) отдает электроны, повышая свою степень окисления с 0 до +3. Вещество, отдающее электроны, является восстановителем.

Азот ($N$) в составе азотной кислоты ($HNO_3$) принимает электроны, понижая свою степень окисления с +5 до +1. Вещество, содержащее элемент, который принимает электроны, является окислителем.

Ответ: Восстановитель — $Al$ (алюминий); окислитель — $HNO_3$ (азотная кислота).