Для завершения уравнений реакций, составления схем электронного баланса и расстановки коэффициентов рассмотрим каждую реакцию по отдельности.
1. Реакция фосфора с кислородом:
Уравнение:
( P + O_2 → P_2O_5 )
Фосфор горит на воздухе, образуя оксид фосфора(V) ( P_2O_5 ). Это обычный продукт, так как фосфор проявляет степень окисления ( +5 ) в этом соединении.
Схема электронного баланса:
- Фосфор ( P^0 ) окисляется до ( P^{+5} ) в ( P_2O_5 ).
- Кислород ( O_2^0 ) восстанавливается до ( O^{-2} ) в составе оксида.
Запишем изменения степеней окисления:
- ( P^0 → P^{+5} ): увеличение на ( +5 ) (отдача 5 электронов).
- ( O_2^0 → 2O^{-2} ): один атом кислорода принимает 2 электрона, всего два атома кислорода принимают ( 4 ) электрона.
Нужно уравнять количество переданных и принятых электронов:
- Один атом фосфора отдаёт ( 5 ) электронов, а два атома кислорода принимают ( 4 ) электрона. Поэтому берём 4 атома фосфора (( 4 \cdot 5 = 20 )) и 5 молекул кислорода (( 5 \cdot 4 = 20 )).
Уравнение с коэффициентами:
( 4P + 5O_2 → 2P_2O_5 )
2. Реакция лития с азотом:
Уравнение:
( Li + N_2 → Li_3N )
Металлы первой группы, такие как литий, активно реагируют с азотом, образуя нитриды. Продуктом в данном случае является нитрид лития ( Li_3N ), где литий имеет степень окисления ( +1 ), а азот ( -3 ).
Схема электронного баланса:
- Литий ( Li^0 ) окисляется до ( Li^{+1} ).
- Азот ( N_2^0 ) восстанавливается до ( N^{-3} ) в нитриде ( Li_3N ).
Изменения степеней окисления:
- ( Li^0 → Li^{+1} ): каждый атом лития отдаёт ( 1 ) электрон.
- ( N_2^0 → 2N^{-3} ): один атом азота принимает ( 3 ) электрона, всего два атома принимают ( 6 ) электронов.
Для уравнивания количества электронов:
- Три атома лития отдают ( 3 ) электрона, а два атома азота принимают ( 6 ) электронов. Поэтому берётся ( 6 ) атомов лития.
Уравнение с коэффициентами:
( 6Li + N_2 → 2Li_3N )
3. Реакция цинка с сульфатом железа(III):
Уравнение:
( Zn + Fe_2(SO_4)_3 → ZnSO_4 + Fe )
Цинк, будучи более активным металлом, вытесняет железо из его соединений. В результате получается сульфат цинка ( ZnSO_4 ) и металлическое железо ( Fe ).
Схема электронного баланса:
- Цинк ( Zn^0 ) окисляется до ( Zn^{+2} ).
- Железо ( Fe^{+3} ) восстанавливается до ( Fe^0 ).
Изменения степеней окисления:
- ( Zn^0 → Zn^{+2} ): цинк отдаёт ( 2 ) электрона.
- ( Fe^{+3} → Fe^0 ): один атом железа принимает ( 3 ) электрона.
Для уравнивания количества электронов:
- Один атом цинка отдаёт ( 2 ) электрона, а один атом железа принимает ( 3 ) электрона. Общий наименьший общий знаменатель для ( 2 ) и ( 3 ) — ( 6 ). Поэтому берём ( 3 ) атома цинка и ( 2 ) атома железа.
Уравнение с коэффициентами:
( 3Zn + Fe_2(SO_4)_3 → 3ZnSO_4 + 2Fe )
Итоговые уравнения:
- ( 4P + 5O_2 → 2P_2O_5 )
- ( 6Li + N_2 → 2Li_3N )
- ( 3Zn + Fe_2(SO_4)_3 → 3ZnSO_4 + 2Fe )
Каждое уравнение уравнено с учётом электронного баланса.