Для расстановки коэффициентов в схеме реакции методом электронного баланса, необходимо выполнить следующие шаги:
- Определить степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах реакции:
- $$HNO_3$$: H(+1), N(+5), O(-2)
- $$H_2O$$: H(+1), O(-2)
- $$NO_2$$: N(+4), O(-2)
- $$O_2$$: O(0)
- Определить элементы, которые изменяют свою степень окисления:
- Азот (N) изменяет степень окисления с +5 в $$HNO_3$$ до +4 в $$NO_2$$ (восстановление).
- Кислород (O) изменяет степень окисления с -2 в $$HNO_3$$ до 0 в $$O_2$$ (окисление).
- Записать уравнения полуреакций для процессов окисления и восстановления:
- Восстановление: $$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$$
- Окисление: $$2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$$
- Найти наименьшее общее кратное (НОК) для количества электронов, участвующих в окислении и восстановлении. В данном случае, НОК(1, 4) = 4.
- Умножить уравнения полуреакций на соответствующие коэффициенты, чтобы количество отданных и принятых электронов было одинаковым:
- Восстановление: $$4 \times (N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}) \Rightarrow 4N^{+5} + 4e^- \rightarrow 4N^{+4}$$
- Окисление: $$1 \times (2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0) \Rightarrow 2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$$
- Суммировать полуреакции и расставить коэффициенты в исходном уравнении, исходя из электронного баланса.
Уравнение имеет вид: $$HNO_3 \rightarrow H_2O + NO_2 + O_2$$
- С учетом электронного баланса, азот восстанавливается, а кислород окисляется. Необходимо уравнять количество атомов азота, кислорода и водорода.
Сначала уравняем азот: $$4HNO_3 \rightarrow H_2O + 4NO_2 + O_2$$
- Теперь уравняем водород. В левой части 4 атома водорода, значит, перед водой нужно поставить коэффициент 2: $$4HNO_3 \rightarrow 2H_2O + 4NO_2 + O_2$$
- Подсчитаем количество атомов кислорода. В левой части: 4 * 3 = 12 атомов кислорода. В правой части: 2 + (4 * 2) + 2 = 2 + 8 + 2 = 12 атомов кислорода. Уравнение сбалансировано.
Итоговое уравнение реакции:
$$\textbf{4HNO_3 \rightarrow 2H_2O + 4NO_2 + O_2}$$.