Для составления уравнения реакции с использованием метода электронного баланса, сначала определим степени окисления элементов в исходных веществах и продуктах реакции.
Исходные вещества:
- NH₃ (аммиак): Н имеет степень окисления +1, а N -3.
- CuO (оксид меди(II)): Cu имеет степень окисления +2, O -2.
Продукты реакции:
- Cu (медь): Cu имеет степень окисления 0.
- N₂ (азот): N имеет степень окисления 0.
- H₂O (вода): H имеет степень окисления +1, O -2.
Теперь выпишем полуреакции окисления и восстановления, указывая изменение степеней окисления:
- Восстановление меди: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
- Окисление азота: N³⁻ → N₂ (степень окисления изменяется с -3 до 0)
Для окисления азота запишем полную полуреакцию:
2N³⁻ → N₂ + 6e⁻
Теперь уравняем количество электронов в полуреакциях. Полуреакция восстановления меди (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu) требует 2 электрона, а полуреакция окисления азота (2N³⁻ → N₂ + 6e⁻) выделяет 6 электронов. Чтобы уравнять количество электронов, умножим полуреакцию восстановления меди на 3:
3(Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu) -> 3Cu²⁺ + 6e⁻ → 3Cu
Теперь у нас есть уравненные полуреакции:
- Окисление: 2N³⁻ → N₂ + 6e⁻
- Восстановление: 3Cu²⁺ + 6e⁻ → 3Cu
Сложим эти полуреакции, чтобы получить полное уравнение реакции:
2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O
Теперь проверим баланс атомов:
- Атомы азота: 2 в NH₃ и 2 в N₂.
- Атомы меди: 3 в CuO и 3 в Cu.
- Атомы кислорода: 3 в CuO и 3 в H₂O.
- Атомы водорода: 6 в NH₃ и 6 в H₂O.
Следовательно, уравнение реакции правильно уравнено:
2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O
Теперь определим окислитель и восстановитель:
- NH₃ (аммиак) отдает электроны, следовательно, является восстановителем.
- CuO (оксид меди) принимает электроны, следовательно, является окислителем.
Итак, итоговое уравнение реакции:
2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O
Окислитель: CuO
Восстановитель: NH₃