Номер 4, страница 131 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Расставьте коэффициенты в схеме реакции с помощью метода электронного баланса.

$Al + HNO_3 \rightarrow N_2 + \underline{\hspace{2em}} + \underline{\hspace{2em}}$

Решение:

Для того чтобы расставить коэффициенты в уравнении реакции $Al + HNO_3 \rightarrow N_2 + \dots$ методом электронного баланса, сначала необходимо определить все продукты реакции. Алюминий ($Al$) — активный металл, который реагирует с азотной кислотой ($HNO_3$) с образованием соли, воды и продукта восстановления азота. Продукт восстановления азота указан в условии — это молекулярный азот ($N_2$). Солью будет нитрат алюминия ($Al(NO_3)_3$), а также образуется вода ($H_2O$). Таким образом, полная схема реакции выглядит так:
$Al + HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + N_2 + H_2O$

Далее определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:
$Al^0 + H^{+1}N^{+5}O^{-2}_3 \rightarrow Al^{+3}(N^{+5}O^{-2}_3)_3 + N^0_2 + H^{+1}_2O^{-2}$
Алюминий повышает свою степень окисления с 0 до +3 (окисляется), а азот понижает свою степень окисления с +5 до 0 (восстанавливается).

Составим электронный баланс для процессов окисления и восстановления. Число отданных электронов должно быть равно числу принятых.
$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ | $10$ | восстановитель (окисление)
$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ | $3$ | окислитель (восстановление)
Наименьшее общее кратное для чисел отданных и принятых электронов (3 и 10) равно 30. Поэтому первую полуреакцию домножаем на 10, а вторую — на 3.

Полученные коэффициенты 10 и 3 используем для балансировки уравнения. Коэффициент 10 ставим перед $Al$ и продуктом его окисления $Al(NO_3)_3$. Коэффициент 3 ставим перед $N_2$:
$10Al + HNO_3 \rightarrow 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + H_2O$

Теперь уравняем общее количество атомов азота. В продуктах реакции находится $10 \cdot 3 = 30$ атомов азота в составе нитрата алюминия и $3 \cdot 2 = 6$ атомов в составе молекулярного азота. Суммарно справа $30 + 6 = 36$ атомов азота. Следовательно, перед азотной кислотой $HNO_3$ в левой части уравнения необходимо поставить коэффициент 36.
$10Al + 36HNO_3 \rightarrow 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + H_2O$

На последнем шаге уравниваем атомы водорода и проверяем баланс по кислороду. Слева находится 36 атомов водорода. Чтобы их уравнять, перед водой ($H_2O$) справа ставим коэффициент 18 ($18 \cdot 2 = 36$).
$10Al + 36HNO_3 \rightarrow 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + 18H_2O$
Проверка по кислороду: слева $36 \cdot 3 = 108$ атомов; справа $10 \cdot 3 \cdot 3 + 18 \cdot 1 = 90 + 18 = 108$ атомов. Баланс верный.

Ответ: $10Al + 36HNO_3 = 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + 18H_2O$