Сумма коэффициентов в уравнении реакции, схема которой NH3 + TiO2 → TiN + H2O + O2, равна

Решение:

Чтобы найти сумму коэффициентов, сначала нужно уравнять химическое уравнение:

\( \text{NH}_3 + \text{TiO}_2 \rightarrow \text{TiN} + \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

1. Уравниваем титан (Ti): коэффициент 1 у TiO2 и TiN.

\( \text{NH}_3 + 1\text{TiO}_2 \rightarrow 1\text{TiN} + \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

2. Уравниваем азот (N): коэффициент 1 у NH3 и TiN.

\( 1\text{NH}_3 + 1\text{TiO}_2 \rightarrow 1\text{TiN} + \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

3. Уравниваем водород (H): коэффициент 3 у NH3, нужно 3/2 у H2O.

\( 1\text{NH}_3 + 1\text{TiO}_2 \rightarrow 1\text{TiN} + \frac{3}{2}\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

4. Уравниваем кислород (O): слева 2 атома O, справа 3/2 атома O в H2O и 2 атома O в O2, всего 3/2 + 2 = 7/2 атома O.

Чтобы избавиться от дробей, умножим все коэффициенты на 2:

\( 2\text{NH}_3 + 2\text{TiO}_2 \rightarrow 2\text{TiN} + 3\text{H}_2\text{O} + 2\text{O}_2 \)

5. Проверяем баланс атомов:

• N: слева 2, справа 2.
• H: слева 2*3=6, справа 3*2=6.
• Ti: слева 2, справа 2.
• O: слева 2*2=4, справа 3*1 + 2*2 = 3+4=7.

Уравнение не сбалансировано по кислороду. Уравняем кислород. Справа 7 атомов O (3 в H2O и 4 в O2). Слева 4 атома O в TiO2. Это означает, что O2 не является продуктом данной реакции в таком виде.

Пересмотрим реакцию. Скорее всего, подразумевалась реакция аммиака с диоксидом титана с образованием нитрида титана.

\( \text{NH}_3 + \text{TiO}_2 \rightarrow \text{TiN} + \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

Пробуем другую комбинацию коэффициентов:

\( 4\text{NH}_3 + 3\text{TiO}_2 \rightarrow 3\text{TiN} + 6\text{H}_2\text{O} + 2\text{O}_2 \)

Проверим:

• N: слева 4, справа 3. Не сходится.

Возьмем другое уравнение:

\( 2\text{NH}_3 + \text{TiO}_2 \rightarrow \text{TiN} + 3\text{H}_2\text{O} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \)

Умножаем на 2:

\( 4\text{NH}_3 + 2\text{TiO}_2 \rightarrow 2\text{TiN} + 6\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

Проверим:

• N: слева 4, справа 2. Не сходится.

Давайте вернемся к первой попытке и попробуем сбалансировать кислород:

\( 2\text{NH}_3 + 2\text{TiO}_2 \rightarrow 2\text{TiN} + 3\text{H}_2\text{O} + x\text{O}_2 \)

Атомы O:

Слева: \( 2 \times 2 = 4 \)

Справа: \( 3 \times 1 + x \times 2 = 3 + 2x \)

\( 4 = 3 + 2x \)

\( 1 = 2x \)

\( x = \frac{1}{2} \)

Получаем:

\( 2\text{NH}_3 + 2\text{TiO}_2 \rightarrow 2\text{TiN} + 3\text{H}_2\text{O} + \frac{1}{2}\text{O}_2 \)

Умножим на 2, чтобы избавиться от дробей:

\( 4\text{NH}_3 + 4\text{TiO}_2 \rightarrow 4\text{TiN} + 6\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)

Проверим:

• N: слева 4, справа 4.
• H: слева 4*3=12, справа 6*2=12.
• Ti: слева 4, справа 4.
• O: слева 4*2=8, справа 6*1 + 1*2 = 6+2=8.

Уравнение сбалансировано.

Коэффициенты:

• NH3: 4
• TiO2: 4
• TiN: 4
• H2O: 6
• O2: 1

Сумма коэффициентов: \( 4 + 4 + 4 + 6 + 1 = 19 \)

Ответ: 19