Номер 2, страница 90 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Дополните схему реакции. Расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

$C + HNO_3 \rightarrow \text{_______} + NO_2 + \text{_______}$

Решение

Данная реакция является окислительно-восстановительной. В ней углерод (C), простое вещество, взаимодействует с концентрированной азотной кислотой (HNO₃), которая является сильным окислителем.

1. Дополнение схемы реакции.

В ходе реакции углерод окисляется до своего высшего оксида — диоксида углерода ($CO_2$). Азотная кислота, как сильный окислитель, восстанавливается. Согласно условию, продуктом восстановления является диоксид азота ($NO_2$). Третьим продуктом реакции является вода ($H_2O$), которая образуется из атомов водорода кислоты и кислорода.

Таким образом, полная схема реакции выглядит следующим образом:

$C + HNO_3 \rightarrow CO_2 + NO_2 + H_2O$

2. Расстановка коэффициентов методом электронного баланса.

Определим степени окисления элементов в каждом веществе до и после реакции:

$\stackrel{0}{C} + H\stackrel{+1}{N}\stackrel{+5}{O_3}\stackrel{-2}{} \rightarrow \stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O_2} + \stackrel{+4}{N}\stackrel{-2}{O_2} + H_2\stackrel{+1}{O}\stackrel{-2}{}$

Из схемы видно, что степени окисления изменили углерод и азот:

• Углерод (C) повысил степень окисления с 0 до +4. Он является восстановителем, так как отдает электроны (окисляется).
• Азот (N) понизил степень окисления с +5 до +4. Азотная кислота (за счет азота) является окислителем, так как принимает электроны (восстанавливается).

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ (процесс окисления)

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ (процесс восстановления)

Теперь необходимо уравнять число отданных и принятых электронов. Наименьшее общее кратное для чисел 4 и 1 равно 4. Найдем множители для каждой полуреакции:

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ | 1
$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$ | 4

Эти множители являются коэффициентами в уравнении реакции для веществ, содержащих данные элементы. Коэффициент 1 ставим перед $C$ и $CO_2$. Коэффициент 4 ставим перед $HNO_3$ и $NO_2$.

$1C + 4HNO_3 \rightarrow 1CO_2 + 4NO_2 + H_2O$

Осталось уравнять количество атомов водорода и кислорода.

• Водород (H): Слева в $4HNO_3$ находится 4 атома водорода. Справа в $H_2O$ их пока 2. Чтобы уравнять, ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$C + 4HNO_3 \rightarrow CO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$

• Кислород (O): Проверим баланс атомов кислорода. Слева в $4HNO_3$ их 4 * 3 = 12. Справа в $CO_2$ — 2, в $4NO_2$ — 4 * 2 = 8, в $2H_2O$ — 2 * 1 = 2. Итого справа: 2 + 8 + 2 = 12.

Количество всех атомов слева и справа одинаково. Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $C + 4HNO_3 \rightarrow CO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$