Домашнее задание. 1. Слепое копирование классных ОВР. 2. Решить ОВР по приведенным выше образцам: a) MgO + NH3 → Mg +N2+H2O

Решение:

Для решения данного уравнения окислительно-восстановительной реакции (ОВР) необходимо уравнять количество атомов каждого элемента до и после реакции, а также учесть изменение степеней окисления.

1. Расставим степени окисления:

• MgO: Mg (+2), O (-2)
• NH3: N (-3), H (+1)
• Mg: Mg (0)
• N2: N (0)
• H2O: H (+1), O (-2)

2. Определим элементы, меняющие степень окисления:

• Азот (N) меняет степень окисления с -3 (в NH3) до 0 (в N2).
• Магний (Mg) меняет степень окисления с +2 (в MgO) до 0 (в Mg).

3. Составим полуреакции окисления и восстановления:

• Восстановление (присоединение электронов):
• $$N^{-3} ightarrow N_2^0$$. Атом азота принимает 3 электрона. Так как в молекуле N2 два атома азота, полуреакция будет: $$2N^{-3} + 6e^- ightarrow N_2^0$$.
• Окисление (отдача электронов):
• $$Mg^{+2} ightarrow Mg^0$$. Атом магния отдает 2 электрона.

4. Уравняем количество отданных и присоединенных электронов:

• Чтобы количество электронов было одинаковым, умножим полуреакцию восстановления на 3, а полуреакцию окисления на 2.
• $$2N^{-3} + 6e^- ightarrow N_2^0$$ (умножаем на 3) $$ ightarrow 6N^{-3} + 18e^- ightarrow 3N_2^0$$
• $$Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0$$ (умножаем на 2) $$ ightarrow 2Mg^{+2} + 4e^- ightarrow 2Mg^0$$
• *Примечание: В данном случае, как показано в примере, происходит окисление магния, а азот восстанавливается. Необходимо подстроить коэффициенты под общее уравнение.
• Пересмотрим полуреакции, исходя из предложенного в задании уравнения:
• Окисление: $$N^{-3} ightarrow N_2^0$$. Азот отдает электроны, это процесс окисления. $$2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-$$.
• Восстановление: $$Mg^{+2} ightarrow Mg^0$$. Магний принимает электроны, это процесс восстановления. $$Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0$$.
• Умножаем полуреакцию окисления на 2, а полуреакцию восстановления на 6, чтобы общее число электронов было 6.
• $$2(N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-) = 2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 12e^-$$ (ошибка в исходных данных, азот меняет степень окисления от -3 до 0, что является окислением, магний меняет от +2 до 0, что является восстановлением).
• Давайте исходить из того, что азот восстанавливается, а магний окисляется, как это часто бывает в реакциях с аммиаком и оксидами металлов.
• Восстановление: $$N^{-3} ightarrow N_2^0$$. Степень окисления повышается, значит это окисление. $$2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-$$.
• Окисление: $$Mg^{+2} ightarrow Mg^0$$. Степень окисления понижается, значит это восстановление. $$Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0$$.
• Приравниваем число электронов: умножаем полуреакцию восстановления на 3.
• $$2N^{-3} + 6e^- ightarrow N_2^0$$
• $$3(Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0) ightarrow 3Mg^{+2} + 6e^- ightarrow 3Mg^0$$
• Суммарное электронное уравнение: $$2N^{-3} + 3Mg^{+2} ightarrow N_2^0 + 3Mg^0$$

5. Расставляем коэффициенты в исходном уравнении:

• Перед Mg ставим коэффициент 3.
• Перед N2 ставим коэффициент 1.
• Перед NH3 ставим коэффициент 2 (для азота).
• Теперь уравниваем водород. В 2NH3 содержится 2*3 = 6 атомов водорода. В H2O один атом водорода. Ставим коэффициент 3 перед H2O.
• Проверяем кислород: В MgO - 1 атом O. В 3H2O - 3 атома O. Уравнение не уравнено по кислороду.
• Это означает, что в предложенном уравнении либо ошибка, либо оно не является стандартной ОВР с простым балансом. Попробуем другой подход, где Mg является окислителем, а N в NH3 - восстановителем.
• Рассмотрим случай, когда Mg окисляется, а N в NH3 восстанавливается:
• Окисление: $$Mg^{0} ightarrow Mg^{+2} + 2e^-$$ (из MgO, здесь Mg уже +2, это некорректно для начала реакции)
• Давайте предположим, что в задании имелось в виду другое уравнение, либо мы должны интерпретировать его как реакцию, где MgO не является непосредственным участником окисления/восстановления, а NH3 реагирует с чем-то, что потом образует Mg.
• Если исходить строго из предложенных реагентов и продуктов:
• MgO + NH3 → Mg + N2 + H2O
• O в MgO: -2; Mg в MgO: +2
• N в NH3: -3; H в NH3: +1
• Mg (продукт): 0
• N в N2: 0
• H в H2O: +1; O в H2O: -2
• Изменение степеней окисления:
• Mg: +2 $$ ightarrow$$ 0 (восстановление)
• N: -3 $$ ightarrow$$ 0 (окисление)
• Полуреакции:
• $$Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0$$
• $$2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-$$
• Умножаем первую полуреакцию на 3, вторую на 1:
• $$3Mg^{+2} + 6e^- ightarrow 3Mg^0$$
• $$2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-$$
• Суммарно: $$3Mg^{+2} + 2N^{-3} ightarrow 3Mg^0 + N_2^0$$
• Теперь расставляем коэффициенты в исходном уравнении:
• 3 перед Mg (в продукте)
• 1 перед N2
• 2 перед NH3 (для азота)
• Уравнение: $$MgO + 2NH_3 ightarrow 3Mg + N_2 + H_2O$$
• Теперь уравниваем водород: в 2NH3 = 6 атомов H. В H2O = 2 атома H. Ставим коэффициент 3 перед H2O.
• $$MgO + 2NH_3 ightarrow 3Mg + N_2 + 3H_2O$$
• Проверяем кислород: В MgO = 1 атом O. В 3H2O = 3 атома O. Не совпадает.
• Это указывает на то, что либо уравнение некорректно, либо один из реагентов (MgO) не участвует напрямую в изменении степеней окисления, но влияет на ход реакции, либо в задании ошибка.
• Попробуем другой вариант балансировки, где Mg остается +2, а N окисляется, а H восстанавливается (менее вероятно):
• Если предположить, что ошибка в продуктах и это реакция получения Mg из MgO:
• Тогда Mg(+2) будет восстанавливаться, а N(-3) - окисляться.
• $$2N^{-3} ightarrow N_2^0 + 6e^-$$
• $$Mg^{+2} + 2e^- ightarrow Mg^0$$
• Умножаем вторую на 3: $$3Mg^{+2} + 6e^- ightarrow 3Mg^0$$
• Суммарно: $$2N^{-3} + 3Mg^{+2} ightarrow N_2^0 + 3Mg^0$$
• Уравнение: $$MgO + 2NH_3 ightarrow 3Mg + N_2 + H_2O$$
• Расставляем коэффициенты:
• $$3MgO + 2NH_3 ightarrow 3Mg + N_2 + 3H_2O$$ (Уравнено Mg, N, H)
• Проверяем O: 3 в 3MgO, 3 в 3H2O. Уравнение сбалансировано.

Финальный ответ:

Ответ: 3MgO + 2NH3 → 3Mg + N2 + 3H2O