15. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой HNO2 + HI → NO + I2 + H2O Определите окислитель и восстановитель

Решение:

1. Определим степени окисления:
   • В HNO₂: H(+1), N(+3), O(-2)
   • В HI: H(+1), I(-1)
   • В NO: N(+2), O(-2)
   • В I₂: I(0)
   • В H₂O: H(+1), O(-2)
2. Определим элементы, меняющие степень окисления:
   • N: от +3 (в HNO₂) до +2 (в NO). Степень окисления понизилась на 1.
   • I: от -1 (в HI) до 0 (в I₂). Степень окисления повысилась на 1.
3. Составим электронный баланс:
   • Окислитель (N⁺³ → N⁺²): N⁺³ + 1e⁻ → N⁺² (умножаем на 2)
   • Восстановитель (I⁻¹ → I⁰): I⁻¹ - 1e⁻ → I⁰ (умножаем на 2)

   Электроны уравнены. Коэффициенты перед окислителем и восстановителем равны 2.

4. Уравняем уравнение реакции, расставив коэффициенты:

   2HNO₂ + 2HI → 2NO + 2I₂ + H₂O

   Уравняем водород (H) и кислород (O).

   В левой части: H - 2 (HNO₂) + 2 (HI) = 4. O - 2*2 (HNO₂) = 4.

   В правой части: N - 2 (NO). I - 2*2 (I₂) = 4.

   Не сходится. Значит, перед I₂ ставим 1, а перед HI ставим 2, т.к. I₂ - двухатомная молекула, а I⁻¹ - одноатомная.

   Баланс:

   N⁺³ + 1e⁻ → N⁺² | x2

   2I⁻¹ - 2e⁻ → I₂ | x1

   Коэффициенты: перед HNO₂ - 2, перед HI - 2, перед NO - 2, перед I₂ - 1.

   2HNO₂ + 2HI → 2NO + I₂ + H₂O

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

   В левой части: H - 2 (HNO₂) + 2 (HI) = 4. O - 2*2 (HNO₂) = 4.

   В правой части: N - 2 (NO). I - 1*2 (I₂) = 2.

   Не сходится. Нужно изменить коэффициенты.

   Рассмотрим еще раз степени окисления:

   N(+3) → N(+2) (-1e⁻)

   I(-1) → I(0) (+1e⁻)

   Получается, что каждый атом азота принимает 1 электрон, а каждый атом йода отдает 1 электрон.

   Если у нас есть I₂, то 2 атома I⁻¹ отдают 2 электрона. Значит, N⁺³ должен принять 2 электрона, то есть перед NO должен быть коэффициент 2.

   2HNO₂ + HI → 2NO + I₂ + H₂O

   Уравняем водород: в левой части 2 (HNO₂) + 1 (HI) = 3. В правой части 2 (NO) + 2 (H₂O) = 4.

   Нужно изменить коэффициент перед HI.

   2HNO₂ + 2HI → 2NO + I₂ + H₂O

   Уравняем водород: в левой части 2 (HNO₂) + 2 (HI) = 4. В правой части 2 (H₂O) = 2.

   Значит, перед H₂O ставим 2.

   2HNO₂ + 2HI → 2NO + I₂ + 2H₂O

   Проверим кислород: в левой части 2*2 (HNO₂) = 4. В правой части 2*1 (NO) + 2*2 (H₂O) = 2 + 4 = 6.

   Не сходится.

   Давайте начнем с баланса:

   N⁺³ + 3e⁻ → N⁺² | x1

   2I⁻¹ - 2e⁻ → I₂ | x3

   Получаем:

   HNO₂ + 3HI → NO + 3I₂ + H₂O

   Уравняем водород: в левой части 1 (HNO₂) + 3 (HI) = 4. В правой части 2 (H₂O) = 2.

   Значит, перед H₂O ставим 2.

   HNO₂ + 3HI → NO + 3I₂ + 2H₂O

   Проверим кислород: в левой части 2 (HNO₂). В правой части 2 (H₂O) = 2.

   Кислород уравнен.

5. Окислитель и восстановитель:
   • Окислитель — вещество, принимающее электроны (степень окисления понижается) — HNO₂ (особенно N⁺³).
   • Восстановитель — вещество, отдающее электроны (степень окисления повышается) — HI (особенно I⁻¹).

Ответ: Окислитель — HNO₂, восстановитель — HI.