Подберите коэффиценты в схеме окилительно-востановительной реакции: Ca+HNO3=Ca(NO3)2+N2O+H2O

Для того чтобы подобрать коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции:

Ca + HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

нужно выполнить несколько шагов: определить степени окисления, найти вещества-восстановители и окислители, уравнять электронный баланс, а затем расставить коэффициенты. Разберем всё по порядку.

1. Определим степени окисления:

Слева:

• Ca — 0 (чистое вещество)

• HNO₃ → H(+1), N(+5), O(-2)

Справа:

• Ca(NO₃)₂ → Ca(+2), N(+5), O(-2)

• N₂O → N(+1), O(-2)

• H₂O → H(+1), O(-2)

2. Определим, что окисляется, а что восстанавливается:

• Ca переходит из 0 в +2 → отдает 2 электрона → восстановитель

• N из HNO₃ частично переходит из +5 в +1 в N₂O → принимает электроны → окислитель

3. Электронный баланс:

• Ca⁰ → Ca²⁺ + 2e⁻

• 2N⁺⁵ + 4e⁻ → N₂⁺¹ (так как в N₂O у каждого азота степень окисления +1)

Нужно 4 электрона на восстановление двух атомов азота, а каждый атом кальция отдаёт 2 электрона. Чтобы уравнять, берём:

2Ca → 2Ca²⁺ + 4e⁻
4e⁻ + 2N⁺⁵ → N₂⁺¹

4. Уравниваем реакцию:

Исходное:
2Ca + xHNO₃ → 2Ca(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Теперь расставим коэффициенты:

• 2Ca → 2Ca(NO₃)₂ → потребуется 4 NO₃⁻

• Для образования N₂O (1 молекулы) нужно 2 атома N из HNO₃ → ещё 2 NO₃⁻

• Итого: 6 HNO₃: 4 для Ca(NO₃)₂ и 2 для N₂O

Теперь посчитаем H:

• 6 HNO₃ → 6 H⁺

• В продуктах образуется только H₂O, а H⁺ из HNO₃ не остаётся — они реагируют с Ca и участвуют в восстановлении N

Из 6 HNO₃ остаётся 6 H → это 3 H₂O

Окончательное уравнение:

2Ca + 6HNO₃ → 2Ca(NO₃)₂ + N₂O + 3H₂O

Проверка по атомам:

• Ca: 2 → 2

• N: 6 → 4 в Ca(NO₃)₂ + 2 в N₂O → 6

• H: 6 → 6 в 3H₂O

• O: 18 слева (6×3) →

  • 6 в Ca(NO₃)₂

  • 1 в N₂O

  • 3 в H₂O
    → Итого: 6 + 1 + 3 = 10
    Это не совпадает. Значит, мы где-то ошиблись. Попробуем еще раз, аккуратнее.

Повторный баланс:

1. Электронный баланс:

   • Ca⁰ → Ca²⁺ + 2e⁻ (умножаем на 3 → 6e⁻)

   • 2N⁺⁵ + 4e⁻ → N₂⁺¹ (умножаем на 3 → 6e⁻)

   Значит, берём: 3Ca и 6 HNO₃, из которых 2N восстановятся до N₂O

2. Сколько нужно всего HNO₃?

• 3Ca → 3Ca(NO₃)₂ → потребуется 6 HNO₃

• Но для восстановления 2N⁺⁵ до N₂O нужно 2 HNO₃ ещё → итого 8 HNO₃

Финальное уравнение:

3Ca + 8HNO₃ → 3Ca(NO₃)₂ + 2N₂O + 4H₂O

Проверка:

• Ca: 3 → 3

• N: 8 → 6 в Ca(NO₃)₂ + 2 в N₂O → 8

• H: 8 → 8 в 4H₂O

• O: 24 в HNO₃
  → 18 в Ca(NO₃)₂
  → 2 в N₂O
  → 4 в H₂O
  → 18 + 2 + 4 = 24

✅ Всё уравнено.

Ответ: уравнение с подобранными коэффициентами:

3Ca + 8HNO₃ → 3Ca(NO₃)₂ + 2N₂O + 4H₂O