Номер 2, страница 95 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 5. Азот и фосфор. Параграф 27. Азотная кислота. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 95.

Условие.

2. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с некоторыми металлами (Mg, Zn) может выделиться оксид азота(I) или азот. Напишите соответствующие уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Решение.

Решение 2.

Взаимодействие активных металлов, таких как магний ($Mg$) и цинк ($Zn$), с разбавленной азотной кислотой ($HNO_3$) является окислительно-восстановительной реакцией. В этих реакциях металлы выступают в роли восстановителей, а азот в степени окисления +5 (в составе нитрат-иона) — в роли окислителя. В зависимости от условий, продуктами восстановления азота могут быть различные соединения. Ниже приведены уравнения реакций с образованием оксида азота(I) ($N_2O$) и молекулярного азота ($N_2$).

Взаимодействие магния с разбавленной азотной кислотой с образованием оксида азота(I)

Решение:

Сначала напишем схему реакции:

$Mg + HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + N_2O + H_2O$

Для уравнивания реакции используем метод электронного баланса. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют:

$Mg^0 \rightarrow Mg^{+2}$ (магний окисляется)

$N^{+5} \rightarrow N^{+1}$ (азот восстанавливается)

Составим полуреакции окисления и восстановления:

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ | 4 (процесс окисления)

$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$ | 1 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов равно 8. Отсюда находим коэффициенты. Перед магнием ($Mg$) и нитратом магния ($Mg(NO_3)_2$) ставим коэффициент 4. Перед оксидом азота(I) ($N_2O$) ставим коэффициент 1 (не пишется). Теперь уравниваем количество атомов азота: справа их $4 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 10$, значит, перед $HNO_3$ ставим коэффициент 10. Наконец, уравниваем атомы водорода и кислорода, ставя коэффициент 5 перед водой ($H_2O$).

Ответ: $4Mg + 10HNO_3 \rightarrow 4Mg(NO_3)_2 + N_2O + 5H_2O$

Взаимодействие магния с разбавленной азотной кислотой с образованием азота

Решение:

Схема реакции:

$Mg + HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

Определим степени окисления:

$Mg^0 \rightarrow Mg^{+2}$ (окисление)

$N^{+5} \rightarrow N^0$ (восстановление)

Составим электронный баланс:

$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ | 5 (процесс окисления)

$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ | 1 (процесс восстановления)

Наименьшее общее кратное равно 10. Расставляем коэффициенты: 5 перед $Mg$ и $Mg(NO_3)_2$, 1 перед $N_2$. Уравниваем азот: справа $5 \cdot 2 + 2 \cdot 1 = 12$ атомов, значит, перед $HNO_3$ ставим 12. Уравниваем водород, ставя 6 перед $H_2O$.

Ответ: $5Mg + 12HNO_3 \rightarrow 5Mg(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$

Взаимодействие цинка с разбавленной азотной кислотой с образованием оксида азота(I)

Решение:

Схема реакции:

$Zn + HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + N_2O + H_2O$

Цинк, как и магний, в соединениях проявляет степень окисления +2. Процесс уравнивания аналогичен реакции с магнием.

Изменение степеней окисления:

$Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}$ (окисление)

$N^{+5} \rightarrow N^{+1}$ (восстановление)

Электронный баланс:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ | 4 (процесс окисления)

$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$ | 1 (процесс восстановления)

Расставляем коэффициенты аналогично первому случаю.

Ответ: $4Zn + 10HNO_3 \rightarrow 4Zn(NO_3)_2 + N_2O + 5H_2O$

Взаимодействие цинка с разбавленной азотной кислотой с образованием азота

Решение:

Схема реакции:

$Zn + HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + N_2 + H_2O$

Процесс уравнивания аналогичен соответствующей реакции с магнием.

Изменение степеней окисления:

$Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}$ (окисление)

$N^{+5} \rightarrow N^0$ (восстановление)

Электронный баланс:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ | 5 (процесс окисления)

$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ | 1 (процесс восстановления)

Расставляем коэффициенты аналогично второму случаю.

Ответ: $5Zn + 12HNO_3 \rightarrow 5Zn(NO_3)_2 + N_2 + 6H_2O$