3. Методом электронного баланса определите коэффициенты в уравнении реакции, схема которого: К + HNO3 → KNO3 + N2 + H2O

Уровень II: Электронный баланс

Метод электронного баланса помогает нам уравнять сложные реакции, где атомы меняют свою степень окисления (как бы 'зарабатывают' или 'отдают' электроны).

1. Расставим степени окисления:
   K⁰ + H⁺¹N⁺⁵O₃^-2 → K⁺¹N⁺⁵O₃^-2 + N₂⁰ + H₂⁺¹O^-2
2. Определим, кто отдает и кто принимает электроны:
   • Азот (N) в HNO₃ имеет степень окисления +5, а в N₂ — 0. Он принял 5 электронов (восстановился).
   • Азот (N) в HNO₃ может также иметь степень окисления +5, а в KNO₃ — тоже +5. Он не меняет степень окисления.
   • Калий (K) меняет степень окисления с 0 на +1. Он отдал 1 электрон (окислился).
   • Другие атомы (H, O) не меняют степень окисления.
3. Составим электронный баланс:
   • N⁺⁵ + 5e^- → N⁰ (Принял 5 электронов)
   • K⁰ → K⁺¹ + 1e^- (Отдал 1 электрон)
4. Уравниваем электроны: Чтобы число отданных и принятых электронов было одинаковым, домножим первую строку на 1, а вторую — на 5.
5. Расставляем коэффициенты в уравнении:
   • Перед N₂ ставим коэффициент 1 (можно не писать).
   • Перед K⁰ ставим коэффициент 5.
   • Перед K⁺¹ в KNO₃ ставим коэффициент 5.
6. Проверяем водород и кислород:
   • Слева: 1 атом H в HNO₃. Справа: 2 атома H в H₂O. Нужно поставить коэффициент 2 перед H₂O.
   • Проверим азот: Слева N⁺⁵ в HNO₃, который превращается в N₂. У нас 5 атомов K, значит, 5 * 1 = 5 атомов N в KNO₃. И еще 2 атома N в N₂. Итого 7 атомов N. Это значит, что нам нужно 7 молекул HNO₃.
   • Теперь проверим водород: 7 атомов H слева. Нам нужно 7 атомов H справа. Значит, ставим коэффициент 7/2 перед H₂O.
   • Но мы не можем иметь дробные коэффициенты, поэтому умножаем все на 2:
     • K: 5 * 2 = 10
     • HNO₃: 7 * 2 = 14
     • KNO₃: 5 * 2 = 10
     • N₂: 1 * 2 = 2
     • H₂O: (7/2) * 2 = 7
7. Итоговое уравнение: 10K + 14HNO₃ → 10KNO₃ + 2N₂ + 7H₂O

Ответ: 10K + 14HNO₃ → 10KNO₃ + 2N₂ + 7H₂O