9. Составить электронный баланс уравнения. Расставить коэффициенты. NH₃ + CuO > Cu + N₂ + H₂O

Решение:

Составим электронный баланс и расставим коэффициенты для реакции:

NH₃ + CuO → Cu + N₂ + H₂O

Определим степени окисления элементов:

• NH₃: H = +1, N = -3
• CuO: Cu = +2, O = -2
• Cu: 0
• N₂: 0
• H₂O: H = +1, O = -2

Выделим элементы, меняющие степень окисления:

• Азот (N) повышает степень окисления с -3 до 0.
• Медь (Cu) понижает степень окисления с +2 до 0.

Электронный баланс:

• 2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻ (каждый атом азота отдает 3 электрона, всего 2 атома азота отдают 6 электронов)
• 2Cu⁺² + 4e⁻ → 2Cu⁰ (каждый атом меди принимает 2 электрона, всего 2 атома меди принимают 4 электрона)

Наименьшее общее кратное для 6 и 4 равно 12.

Умножаем первую строку на 2, вторую — на 3:

• 2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻ | ×2
• 2Cu⁺² + 4e⁻ → 2Cu⁰ | ×3

Получаем:

• 4N⁻³ → 2N₂⁰ + 12e⁻
• 6Cu⁺² + 12e⁻ → 6Cu⁰

Коэффициенты для N₂ и Cu:

• Перед N₂ ставим коэффициент 2.
• Перед Cu ставим коэффициент 6.

Теперь расставим коэффициенты в уравнении:

NH₃ + 6CuO → 6Cu + N₂ + H₂O

Теперь уравняем кислород и водород.

Слева: 6 атомов O в 6CuO. Справа: 2 атома O в H₂O. Значит, перед H₂O ставим коэффициент 3.

NH₃ + 6CuO → 6Cu + N₂ + 3H₂O

Слева: 3 атома H в NH₃. Справа: 3 * 2 = 6 атомов H в 3H₂O. Это не совпадает.

Нужно вернуться к азоту. В уравнении 2N⁻³ → N₂⁰, это означает, что всего 2 атома азота. Если в NH₃ у нас один атом азота, то чтобы получить N₂, нам нужно 2 молекулы NH₃.

Пересчитаем баланс:

• 2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻ | ×1
• Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰ | ×3

Наименьшее общее кратное для 6 и 2 равно 6.

• 2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻ | ×1
• 3Cu⁺² + 6e⁻ → 3Cu⁰ | ×1

Коэффициенты:

• Перед N₂ ставим 1.
• Перед Cu ставим 3.

Подставляем в уравнение:

NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + H₂O

Уравняем водород:

• Слева: 3 атома H в NH₃.
• Справа: 2 атома H в H₂O.

Это значит, что баланс был рассчитан неверно, так как в реагентах у нас NH₃, а в продуктах N₂.

Вернемся к первому балансу, где мы учитывали, что из NH₃ получается N₂.

2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻

Cu⁺² + 2e⁻ → Cu⁰

Чтобы уравнять электроны (6 и 2), нужно первую строку умножить на 1, вторую на 3.

2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻ | ×1

3Cu⁺² + 6e⁻ → 3Cu⁰ | ×1

Значит, перед N₂ ставим 1. Перед Cu ставим 3.

NH₃ + CuO → 3Cu + N₂ + H₂O

Теперь нужно учесть, что из NH₃ получается N₂, для этого нужно 2 молекулы NH₃, чтобы получить N₂.

2N⁻³ → N₂⁰ + 6e⁻

3Cu⁺² + 6e⁻ → 3Cu⁰

В уравнении:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + H₂O

Теперь уравняем остальные элементы.

Слева: 6 атомов O в 3CuO. Справа: 2 атома O в H₂O. Ставим коэффициент 3 перед H₂O.

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Проверим водород:

Слева: 2 * 3 = 6 атомов H в 2NH₃.

Справа: 3 * 2 = 6 атомов H в 3H₂O.

Водород уравнен.

Проверим кислород:

Слева: 3 атома O в 3CuO.

Справа: 3 атома O в 3H₂O.

Кислород уравнен.

Проверим медь:

Слева: 3 атома Cu в 3CuO.

Справа: 3 атома Cu.

Медь уравнена.

Проверим азот:

Слева: 2 атома N в 2NH₃.

Справа: 2 атома N в N₂.

Азот уравнен.

Итоговое уравнение:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Ответ: 2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O