№ 5. Расставить коэффициенты методом электронного баланса, указать окислитель восстановитель NH3+CuO → N2+H2O + Cu

Задание № 5: Окислительно-восстановительная реакция

Нужно расставить коэффициенты в уравнении реакции методом электронного баланса и указать окислитель и восстановитель.

Уравнение: NH₃ + CuO → N₂ + H₂O + Cu

1. Определяем степени окисления элементов:

• В NH₃: H = +1, N = -3
• В CuO: O = -2, Cu = +2
• В N₂: N = 0
• В H₂O: H = +1, O = -2
• В Cu: Cu = 0

2. Составляем электронный баланс:

Видим, что азот (N) в NH₃ понижает свою степень окисления с -3 до 0 в N₂ (принимает электроны), а медь (Cu) в CuO повышает свою степень окисления с +2 до 0 в Cu (отдает электроны).

• Азот: \( 2 \times \text{N}^{-3} \rightarrow \text{N}_{2}^{0} + 6e^{-} \) (восстановление, принимая электроны)
• Медь: \( \text{Cu}^{+2} + 2e^{-} \rightarrow \text{Cu}^{0} \) (окисление, отдавая электроны)

3. Приводим баланс к наименьшим целым числам:

Чтобы число принятых электронов равнялось числу отданных, умножим первую полуреакцию на 1, а вторую — на 3:

• \( 2 \times \text{N}^{-3} + 6e^{-} \rightarrow \text{N}_{2}^{0} \) (принято 6e^-)
• \( 3 \times \text{Cu}^{+2} + 6e^{-} \rightarrow 3 \times \text{Cu}^{0} \) (отдано 6e^-)

Коэффициенты для N₂ и Cu будут 1 и 3 соответственно.

4. Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:

NH₃ + 3CuO → 1N₂ + H₂O + 3Cu

Теперь уравняем водород и кислород. В левой части 3 атома N и 3x2=6 атомов H. В правой части 2 атома N (из N₂) и 3 атома Cu. Необходимо поставить коэффициент перед NH₃, чтобы получить 6 атомов N, но это неверно. Нужно учитывать, что NH₃ является источником азота.

Давайте вернемся к балансу. Азот из NH₃ (1 атом N со ст. ок. -3) превращается в N₂ (2 атома N со ст. ок. 0). Значит, нам нужно 2 атома азота. Это значит, что нам нужно 2 молекулы NH₃, чтобы получить N₂. При этом 2 атома N (-3) отдадут 6 электронов.

• \( 2 \times \text{N}^{-3} \rightarrow \text{N}_{2}^{0} + 6e^{-} \)
• \( 3 \times \text{Cu}^{+2} + 6e^{-} \rightarrow 3 \times \text{Cu}^{0} \)

Ставим коэффициенты: 2 перед NH₃, 3 перед CuO, 1 перед N₂, 3 перед Cu.

2NH₃ + 3CuO → 1N₂ + H₂O + 3Cu

Теперь уравниваем кислород и водород:

• Кислород: слева 3 атома O (в 3CuO), справа должен быть 3 атом O (в H₂O). Ставим коэффициент 3 перед H₂O.

2NH₃ + 3CuO → 1N₂ + 3H₂O + 3Cu

• Проверяем водород: слева 2 * 3 = 6 атомов H. Справа 3 * 2 = 6 атомов H.

Баланс сошелся.

5. Определяем окислитель и восстановитель:

• Восстановитель: NH₃ (азот в нем повышает свою степень окисления).
• Окислитель: CuO (медь в нем понижает свою степень окисления).

Ответ: 2NH₃ + 3CuO → N₂ + 3H₂O + 3Cu. Окислитель — CuO, восстановитель — NH₃.