12. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO Определите окислитель и восстановитель

Решение:

1. Определим степени окисления:
   • В P: P(0)
   • В HNO₃: H(+1), N(+5), O(-2)
   • В H₂O: H(+1), O(-2)
   • В H₃PO₄: H(+1), P(+5), O(-2)
   • В NO: N(+2), O(-2)
2. Определим элементы, меняющие степень окисления:
   • P: от 0 (в P) до +5 (в H₃PO₄). Степень окисления повысилась на 5.
   • N: от +5 (в HNO₃) до +2 (в NO). Степень окисления понизилась на 3.
3. Составим электронный баланс:
   • Восстановитель (P⁰ → P⁺⁵): P⁰ - 5e⁻ → P⁺⁵ (умножаем на 3)
   • Окислитель (N⁺⁵ → N⁺²): N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² (умножаем на 5)

   Перекрестным умножением получаем коэффициенты: перед P ставим 3, перед N ставим 5.

4. Уравняем уравнение реакции, расставив коэффициенты:

   3P + 5HNO₃ + H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

   Теперь уравняем водород (H) и кислород (O).

   В левой части: H - 5 (в HNO₃) + 2 (в H₂O) = 7.

   В правой части: H - 9 (в H₃PO₄).

   Не сходится. Нужно добавить воду, чтобы уравнять водород.

   Пересмотрим баланс:

   P⁰ → P⁺⁵ (+5e⁻) | x3

   N⁺⁵ → N⁺² (-3e⁻) | x5

   3P + 5HNO₃ + ... H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

   Уравняем кислород. В левой части 5*3 (HNO₃) + x (H₂O) = 15 + x. В правой части 3*4 (H₃PO₄) + 5*1 (NO) = 12 + 5 = 17.

   15 + x = 17 => x = 2. Значит, перед H₂O ставим 2.

   3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

   Проверим водород: в левой части 5 (HNO₃) + 2*2 (H₂O) = 9. В правой части 3*3 (H₃PO₄) = 9. Водород уравнен.

5. Окислитель и восстановитель:
   • Восстановитель — вещество, отдающее электроны (степень окисления повышается) — P.
   • Окислитель — вещество, принимающее электроны (степень окисления понижается) — HNO₃ (особенно N⁺⁵).

Ответ: Окислитель — HNO₃, восстановитель — P.