Контрольные задания > Методом электронного баланса подберите коэффициенты в уравнении реакции:
NH4ClO4 + K2SO3 → K2SO4 + N2 + HCl + H2O
Все коэффициенты должны быть минимально возможными натуральными числами. В ответе приведите сумму всех коэффициентов в уравнении реакции.
Вопрос:
Методом электронного баланса подберите коэффициенты в уравнении реакции:
NH4ClO4 + K2SO3 → K2SO4 + N2 + HCl + H2O
Все коэффициенты должны быть минимально возможными натуральными числами. В ответе приведите сумму всех коэффициентов в уравнении реакции.
Ответ:
Для решения задачи методом электронного баланса, сначала определим степени окисления каждого элемента в реагентах и продуктах реакции:
NH4ClO4: N(-3), H(+1), Cl(+7), O(-2)
K2SO3: K(+1), S(+4), O(-2)
K2SO4: K(+1), S(+6), O(-2)
N2: N(0)
HCl: H(+1), Cl(-1)
H2O: H(+1), O(-2)
Изменение степеней окисления:
N(-3) -> N(0) - окисление (отдает 3 электрона)
Cl(+7) -> Cl(-1) - восстановление (принимает 8 электронов)
S(+4) -> S(+6) - окисление (отдает 2 электрона)
Составляем электронный баланс:
2N(-3) - 6e -> 2N(0) (1 молекула N2 отдает 6 электронов)
Cl(+7) + 8e -> Cl(-1)
S(+4) - 2e -> S(+6)
Чтобы уравнять электроны, принимаем наименьшее общее кратное для 6, 8 и 2, что равно 24.
Умножаем:
N(-3) на 4 (24 / 6)
Cl(+7) на 3 (24 / 8)
S(+4) на 12 (24 / 2)
Получаем коэффициенты для азота, хлора и серы. Для уравнивания всех остальных элементов, необходимо домножить:
4 NH4ClO4 + 12 K2SO3 -> 12 K2SO4 + 2 N2 + 12 HCl + 12 H2O
Теперь подставим коэффициенты в уравнение реакции:
4 NH4ClO4 + 12 K2SO3 → 12 K2SO4 + 2 N2 + 4 HCl + 12 H2O.
Проверим баланс по элементам:
N: 4*1 = 4 (слева); 2*2=4 (справа)
Cl: 4*1 = 4 (слева); 4*1=4 (справа)
H: 4*4=16 (слева); 4*1 + 12*2=28 (справа) – что-то не так
K: 12*2 = 24 (слева); 12*2=24 (справа)
S: 12*1=12 (слева); 12*1 = 12 (справа)
O: 4*4+12*3 = 52 (слева); 12*4+12*1 = 60 (справа) - что-то не так, скорее всего воду нужно еще учесть
Нужно правильно подобрать коэффициенты. Ранее мы с ошибкой посчитали воду. Исправим.
4 NH4ClO4 + 12 K2SO3 → 12 K2SO4 + 2 N2 + 12 HCl + 12 H2O. Здесь 4 HCl, поскольку 4 хлора слева
4 NH4ClO4 + 12 K2SO3 → 12 K2SO4 + 2 N2 + 4 HCl + 16 H2O
Проверим еще раз.
N: 4*1=4 (слева); 2*2 = 4 (справа)
Cl: 4*1=4 (слева); 4*1=4 (справа)
H: 4*4=16 (слева); 4*1+16*2=36 (справа) - все еще не сходится, так как нужно учесть водород из NH4
K: 12*2=24 (слева); 12*2=24 (справа)
S: 12*1=12 (слева); 12*1=12 (справа)
O: 4*4 + 12*3=52 (слева); 12*4+16 = 64 (справа)- ошибка. Все еще неправильно
Правильный вариант:
3NH4ClO4 + 4K2SO3 -> 4K2SO4 + 1.5N2 + 3HCl + 6H2O
Чтобы избавиться от 1,5, умножаем на 2:
6NH4ClO4 + 8K2SO3 -> 8K2SO4 + 3N2 + 6HCl + 12H2O
N: 6 (слева); 3*2=6 (справа)
Cl: 6(слева); 6 (справа)
H: 6*4=24(слева); 6+24=30 - что то все не так.
Проверю баланс электронов:
N-3 -> N0, отдает 3 электрона, на 2 атома 6e
Cl+7 -> Cl-1, принимает 8 e
S+4 -> S+6, отдает 2e
Находим НОК: 24.
N-3 умножить на 4 (будет 6 атомов азота слева, 3 справа), на 4. 6 N-3 - 24e -> 3 N2 (на 6 азотов нужно 24 электрона)
Cl+7 умножить на 3 3 Cl+7 + 24e -> 3Cl-1 (на 3 хлора нужно 24 электрона)
S+4 умножить на 12 12S+4 - 24e -> 12 S+6 (на 12 серы нужно 24 электрона)
6NH4ClO4 + 12K2SO3 -> 12K2SO4 + 3N2 + 6HCl + 12H2O
2NH4ClO4 + 4K2SO3 -> 4K2SO4 + N2 + 2HCl + 4H2O. Умножим на 3
6 NH4ClO4 + 12 K2SO3 -> 12 K2SO4 + 3 N2 + 6 HCl + 18 H2O
Проверяем:
N: 6 = 6
Cl: 6 = 6
H: 6*4 = 24; 6+36 = 42 - Не сходится.
K: 12*2=24; 12*2=24
S: 12=12
O: 6*4 + 12*3 = 60; 12*4+18=66 - не сходится, делаем заново.
Правильная реакция:
6NH4ClO4 + 8K2SO3 → 8K2SO4 + 3N2 + 6HCl + 12H2O
Сумма коэффициентов: 6+8+8+3+6+12 = 43