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 элементов:

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. Выделим элементы, меняющие степень окисления:

P⁰ → P⁺⁵ (окисление)

N⁺⁵ → N⁺² (восстановление)

3. Составим электронный баланс:

• P⁰ - 5e^- → P⁺⁵ | 2
• N⁺⁵ + 3e^- → N⁺² | 5

4. Коэффициенты из баланса:

• Перед P ставим 2.
• Перед HNO₃ (где N⁺⁵) ставим 5.
• Перед H₃PO₄ (где P⁺⁵) ставим 2.
• Перед NO (где N⁺²) ставим 5.

5. Расставим коэффициенты в уравнении:

2P + 5HNO₃ + H₂O → 2H₃PO₄ + 5NO

6. Добавим коэффициенты для уравнивания остальных элементов (H, O):

2P + 5HNO₃ + 2H₂O → 2H₃PO₄ + 5NO

7. Проверка:

• P: 2 = 2
• H: 5 + 4 = 9; 6 + 2 = 8 (не сходится)
• N: 5 = 5
• O: 15 + 2 = 17; 8 + 10 = 18 (не сходится)

Исправим коэффициенты для H и O:

2P + 8HNO₃ + 3H₂O → 2H₃PO₄ + 8NO

7. Проверка (вторая попытка):

• P: 2 = 2
• H: 8 + 6 = 14; 6 + 6 = 12 (не сходится)

Еще раз пересчитаем H и O, исходя из более простых коэффициентов.

2P + 5HNO₃ + H₂O → 2H₃PO₄ + 5NO

H: 5 + 2 = 7; 6 + 2 = 8. Не сходится.

O: 15 + 1 = 16; 8 + 10 = 18. Не сходится.

Пересмотрим баланс и коэффициенты.

P⁰ → P⁺⁵ | 2

N⁺⁵ → N⁺² | 5

2P + 5HNO₃ + 3H₂O → 2H₃PO₄ + 5NO

Проверка:

P: 2 = 2

N: 5 = 5

H: 5 (из HNO3) + 3*2 (из H2O) = 11. В продуктах: 2*3 (из H3PO4) = 6. Не сходится.

Пересмотрим баланс еще раз.

P⁰ → P⁺⁵ + 5e^- | 3

N⁺⁵ + 3e^- → N⁺² | 5

3P + 5HNO₃ + H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

H: 5 + 2 = 7. В продуктах: 3*3 = 9. Не сходится.

O: 15 + 1 = 16. В продуктах: 3*4 + 5 = 13 + 5 = 18. Не сходится.

Корректный баланс и коэффициенты:

P⁰ — 5e^- → P⁺⁵ | 3

N⁺⁵ + 3e^- → N⁺² | 5

3P + 5HNO₃ + 3H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

Пересчитаем H и O:

H: 5 (из 5HNO3) + 3*2 (из 3H2O) = 5 + 6 = 11. В продуктах: 3*3 (из 3H3PO4) = 9. Не сходится.

Пробуем другой подход к балансу:

3P + 5HNO₃ → 3H₃PO₄ + 5NO

H: 5 (слева). В продуктах: 9 (из H3PO4). Требуется 4 атома H. Откуда взять? Из H2O. Добавим 2H2O.

3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO

Проверка:

P: 3 = 3

N: 5 = 5

H: 5 + 2*2 = 9. В продуктах: 3*3 = 9. Сходится.

O: 5*3 + 2*1 = 17. В продуктах: 3*4 + 5*1 = 12 + 5 = 17. Сходится.

8. Определим окислитель и восстановитель:

• Восстановитель — вещество, которое отдаёт электроны (степень окисления повышается): P (0).
• Окислитель — вещество, которое принимает электроны (степень окисления понижается): HNO₃ (N⁺⁵).

Ответ: 3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO. Восстановитель: P, Окислитель: HNO₃.