По данным схемам составьте схемы электронного баланса и уравнения окислительно-восстановительных реакций. a) Al + CuO → Cu + Al2O3 б) NH3 + O2 → NO + H2O в) MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O г) HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Решение:

Для составления схем электронного баланса и уравнений окислительно-восстановительных реакций необходимо определить степени окисления элементов до и после реакции, выявить элементы, меняющие свою степень окисления, составить уравнения окисления и восстановления, привести их к общему кратному числу электронов и сбалансировать исходное уравнение.

а) Al + CuO → Cu + Al₂O₃

Окислительно-восстановительная реакция.

Степени окисления:

• До: \( \text{Al}^0 \), \( \text{Cu}^{+2} \text{O}^{-2} \)


• После: \( \text{Cu}^0 \), \( \text{Al}^{+3}_2 \text{O}^{-2}_3 \)

Элементы, меняющие степень окисления: \( \text{Al} \) (0 → +3), \( \text{Cu} \) (+2 → 0).

Окисление:

\( \text{Al}^0 - 3e^- \rightarrow \text{Al}^{+3} \) (окислитель)

Восстановление:

\( \text{Cu}^{+2} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}^0 \) (восстановитель)

Электронный баланс:

\( \text{Al}^0 - 3e^- \rightarrow \text{Al}^{+3} \) | ×2

\( \text{Cu}^{+2} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}^0 \) | ×3

\( 2\text{Al} + 3\text{Cu}^{+2} \rightarrow 2\text{Al}^{+3} + 3\text{Cu}^0 \)

Уравнение реакции:

\( 2\text{Al} + 3\text{CuO} \rightarrow 3\text{Cu} + \text{Al}_2\text{O}_3 \)

б) NH₃ + O₂ → NO + H₂O

Окислительно-восстановительная реакция.

Степени окисления:

• До: \( \text{N}^{-3} \text{H}_3^{+1} \), \( \text{O}_2^0 \)


• После: \( \text{N}^{+2} \text{O}^{-2} \), \( \text{H}_2^{+1} \text{O}^{-2} \)

Элементы, меняющие степень окисления: \( \text{N} \) (-3 → +2), \( \text{O} \) (0 → -2).

Окисление:

\( \text{N}^{-3} - 5e^- \rightarrow \text{N}^{+2} \) (восстановитель)

Восстановление:

\( \text{O}_2^0 + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{-2} \) (окислитель)

Электронный баланс:

\( \text{N}^{-3} - 5e^- \rightarrow \text{N}^{+2} \) | ×4

\( \text{O}_2^0 + 4e^- \rightarrow 2\text{O}^{-2} \) | ×5

\( 4\text{N}^{-3} + 5\text{O}_2^0 \rightarrow 4\text{N}^{+2} + 10\text{O}^{-2} \)

Уравнение реакции:

\( 4\text{NH}_3 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{NO} + 6\text{H}_2\text{O} \)

в) MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

Окислительно-восстановительная реакция.

Степени окисления:

• До: \( \text{Mn}^{+4} \text{O}_2^{-2} \), \( \text{H}^{+1} \text{Cl}^{-1} \)


• После: \( \text{Mn}^{+2} \text{Cl}_2^{-1} \), \( \text{Cl}_2^0 \), \( \text{H}_2^{+1} \text{O}^{-2} \)

Элементы, меняющие степень окисления: \( \text{Mn} \) (+4 → +2), \( \text{Cl} \) (-1 → 0).

Окисление:

\( 2\text{Cl}^{-1} - 2e^- \rightarrow \text{Cl}_2^0 \) (восстановитель)

Восстановление:

\( \text{Mn}^{+4} + 2e^- \rightarrow \text{Mn}^{+2} \) (окислитель)

Электронный баланс:

\( 2\text{Cl}^{-1} - 2e^- \rightarrow \text{Cl}_2^0 \) | ×1

\( \text{Mn}^{+4} + 2e^- \rightarrow \text{Mn}^{+2} \) | ×1

\( \text{Mn}^{+4} + 2\text{Cl}^{-1} \rightarrow \text{Mn}^{+2} + \text{Cl}_2^0 \)

Уравнение реакции:

\( \text{MnO}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \)

г) HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Окислительно-восстановительная реакция.

Степени окисления:

• До: \( \text{H}^{+1} \text{N}^{+5} \text{O}_3^{-2} \), \( \text{Cu}^0 \)


• После: \( \text{Cu}^{+2} (\text{N}^{+5} \text{O}_3^{-2})_2 \), \( \text{N}^{+2} \text{O}^{-2} \), \( \text{H}_2^{+1} \text{O}^{-2} \)

Элементы, меняющие степень окисления: \( \text{Cu} \) (0 → +2), \( \text{N} \) (+5 → +2).

Окисление:

\( \text{Cu}^0 - 2e^- \rightarrow \text{Cu}^{+2} \) (восстановитель)

Восстановление:

\( \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} \) (окислитель)

Электронный баланс:

\( \text{Cu}^0 - 2e^- \rightarrow \text{Cu}^{+2} \) | ×3

\( \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} \) | ×2

\( 3\text{Cu}^0 + 2\text{N}^{+5} \rightarrow 3\text{Cu}^{+2} + 2\text{N}^{+2} \)

Уравнение реакции:

\( 8\text{HNO}_3 + 3\text{Cu} \rightarrow 3\text{Cu}(\text{NO}_3)_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O} \)

Ответ: Уравнения реакций и схемы электронного баланса представлены выше.