12. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой NO+Ba(OH)2→Ba(NO₂)2+N2+H₂O. Определите окислитель и восстановитель.

Решение:

Для решения задачи используем метод электронного баланса.

1. Определение степеней окисления:
• В NO: N⁺² O⁻²
• В Ba(OH)₂: Ba⁺² O⁻² H⁺¹
• В Ba(NO₂)₂: Ba⁺² N⁺³ O⁻²
• В N₂: N⁰
• В H₂O: H⁺¹ O⁻²
2. Составление электронного баланса:
• Азот в NO имеет степень окисления +2, а в N₂ — 0. Следовательно, азот принимает электроны (восстанавливается).
• N⁺² + 2e⁻ → N⁰ (восстановление)
• Азот в NO имеет степень окисления +2, а в Ba(NO₂)₂ — +3. Следовательно, азот отдает электроны (окисляется).
• N⁺² → N⁺³ + 1e⁻ (окисление)
3. Расстановка коэффициентов:
• Чтобы уравнять число принятых и отданных электронов, умножаем процесс окисления на 2, а процесс восстановления на 1.
• N⁺² + 2e⁻ → N⁰ | × 1
• N⁺² → N⁺³ + 1e⁻ | × 2
4. Запись уравнения реакции с коэффициентами:
• Уравниваем азот, учитывая, что он присутствует в двух формах (восстанавливается до N₂ и окисляется до NO₂⁻).
• 2NO + Ba(OH)₂ → Ba(NO₂)₂ + N₂ + H₂O
• Уравниваем азот: в левой части 2NO (степень окисления +2), в правой N₂ (степень окисления 0). Следовательно, перед NO ставим коэффициент 2.
• 2NO → N₂
• Азот в NO⁺² повышает степень окисления до +3 в Ba(NO₂)₂.
• NO → NO₂⁻
• Баланс:
• N⁺² + 2e⁻ → N⁰ (x1)
• N⁺² → N⁺³ + 1e⁻ (x2)
• Умножаем на 2 процесс окисления, на 1 — процесс восстановления.
• N⁺² → N⁰ (1 электрон)
• N⁺² → N⁺³ (2 электрона)
• Общий коэффициент для N⁺² будет 2.
• 2N → N₂ + 2N
• 2NO + Ba(OH)₂ → Ba(NO₂)₂ + N₂ + H₂O
• Уравняем азот: 2NO → N₂ + 2NO₂⁻. В данном случае азот проявляет свойства и окислителя, и восстановителя.
• N⁺² + 2e⁻ → N⁰ (1)
• N⁺² → N⁺³ + 1e⁻ (2)
• Приводим к общему числу электронов (2):
• 1*(N⁺² + 2e⁻ → N⁰)
• 2*(N⁺² → N⁺³ + 1e⁻)
• Итого: 1 N⁰ + 2 N⁺³
• Значит, перед N₂ ставим коэффициент 1, перед NO — 2, перед Ba(NO₂)₂ — 2.
• 2NO + Ba(OH)₂ → 2Ba(NO₂)₂ + N₂ + H₂O
• Теперь уравняем барий и гидроксильные группы:
• 2NO + 2Ba(OH)₂ → 2Ba(NO₂)₂ + N₂ + H₂O
• Уравняем водород и кислород:
• 2NO + 2Ba(OH)₂ → 2Ba(NO₂)₂ + N₂ + 2H₂O
5. Определение окислителя и восстановителя:
• Восстановитель — вещество, которое отдает электроны и окисляется. В данном случае это NO (атом азота с +2).
• Окислитель — вещество, которое принимает электроны и восстанавливается. В данном случае это также NO (атом азота с +2).
• Происходит диспропорционирование — один и тот же элемент одновременно окисляется и восстанавливается.

Финальный ответ:

Уравнение реакции с коэффициентами: 2NO + 2Ba(OH)₂ → 2Ba(NO₂)₂ + N₂ + 2H₂O

Окислитель: NO (азот +2)

Восстановитель: NO (азот +2)