Решение: Электронный баланс реакции кальция
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в схеме реакции $\mathrm{Ca + HNO_3 \rightarrow N_2O + Ca(NO_3)_2 + H_2O}$. Запишите формулы вещества или частицы окислителя и восстановителя. Укажите, какое из этих веществ или частиц является окислителем, а какое — восстановителем.
Решение по шагам
5 шаговОпределяем степени окисления элементов, которые изменяются. Кальций в простом веществе имеет степень окисления 0, а в нитрате кальция — $+2$. Азот в $\mathrm{HNO_3}$ имеет степень окисления $+5$, а средняя степень окисления азота в $\mathrm{N_2O}$ равна $+1$.
$$\mathrm{Ca^0 \rightarrow Ca^{2+};\quad N^{+5} \rightarrow N^{+1}}$$Кальций отдаёт электроны, а азот принимает электроны. Так как в молекуле $\mathrm{N_2O}$ содержатся два атома азота, суммарно они принимают 8 электронов.
$$\mathrm{Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}}\quad (\times 4);\qquad \mathrm{2N^{+5} + 8e^- \rightarrow 2N^{+1}}$$Ставим коэффициент 4 перед кальцием и нитратом кальция. Для образования одной молекулы $\mathrm{N_2O}$ требуется 10 молекул азотной кислоты: два атома азота образуют $\mathrm{N_2O}$, а восемь атомов азота входят в четыре молекулы $\mathrm{Ca(NO_3)_2}$.
$$\mathrm{4Ca + 10HNO_3 \rightarrow N_2O + 4Ca(NO_3)_2 + H_2O}$$Уравниваем водород и кислород. Из 10 атомов водорода образуется 5 молекул воды; проверка по кислороду подтверждает баланс.
$$\mathrm{4Ca + 10HNO_3 \rightarrow N_2O + 4Ca(NO_3)_2 + 5H_2O}$$Кальций отдаёт электроны, поэтому является восстановителем. Азотная кислота, точнее нитрат-ион $\mathrm{NO_3^-}$, принимает электроны и является окислителем.
$$\mathrm{Ca: восстановитель;\quad HNO_3\ или\ NO_3^-: окислитель}$$$\mathrm{4Ca + 10HNO_3 \rightarrow N_2O + 4Ca(NO_3)_2 + 5H_2O}$. Электронный баланс: $\mathrm{Ca^0 - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}}$ — восстановитель, $\mathrm{N^{+5} + 4e^- \rightarrow N^{+1}}$ — окислитель. Окислитель — $\mathrm{HNO_3}$ или $\mathrm{NO_3^-}$, восстановитель — $\mathrm{Ca}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать, что в молекуле $\mathrm{N_2O}$ находятся два атома азота.
Указать азотную кислоту восстановителем, хотя азот в ней принимает электроны.
Забыть коэффициент 5 перед водой.
Указать неверную степень окисления азота в $\mathrm{N_2O}$.