Напишите уравнения реакций концентрированной азотной кислоты с серой, углём, йодом. Составьте схемы электронного баланса.

Концентрированная азотная кислота — сильный окислитель, особенно в горячем виде. Она может окислять неметаллы, переводя их в высшие оксиды или кислоты. Рассмотрим реакции концентрированной азотной кислоты с серой, углём и йодом. Во всех случаях азотная кислота восстанавливается до диоксида азота (NO₂), а неметаллы окисляются.

1. Реакция концентрированной азотной кислоты с серой:

Уравнение реакции:
$S + 6HNO_3 (конц.) \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$

Объяснение:
Сера окисляется до серной кислоты (H₂SO₄), а азотная кислота восстанавливается до диоксида азота.

Схема электронного баланса:

• Сера: $0 \rightarrow +6$ (в H₂SO₄), потеря 6 электронов.

• Азот: $+5 \rightarrow +4$ (в NO₂), каждый атом азота принимает 1 электрон.

Составим баланс:

• 1 атом S отдаёт 6e⁻.

• 6 атомов N (в HNO₃) принимают по 1e⁻.

Баланс:
$S^0 - 6e⁻ \rightarrow S^{+6}$
$6N^{+5} + 6e⁻ \rightarrow 6N^{+4}$

2. Реакция концентрированной азотной кислоты с углём:

Уравнение реакции:
$C + 4HNO_3 (конц.) \rightarrow CO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$

Объяснение:
Углерод окисляется до CO₂, а азот восстанавливается до NO₂.

Схема электронного баланса:

• Углерод: $0 \rightarrow +4$ (в CO₂), потеря 4 электронов.

• Азот: $+5 \rightarrow +4$ (в NO₂), каждый атом принимает 1 электрон.

Баланс:

• C^0 - 4e⁻ → C^{+4}

• 4N^{+5} + 4e⁻ → 4N^{+4}

3. Реакция концентрированной азотной кислоты с йодом:

Уравнение реакции:
$I_2 + 10HNO_3 (конц.) \rightarrow 2HIO_3 + 10NO_2 + 4H_2O$

Объяснение:
Йод окисляется до йодной кислоты (HIO₃), азот — до NO₂.

Схема электронного баланса:

• Йод: $0 \rightarrow +5$ (в HIO₃), каждый атом йода отдаёт 5e⁻.

• Азот: $+5 \rightarrow +4$, каждый принимает 1e⁻.

Баланс:

• 2I⁰ → 2I^{+5} + 10e⁻

• 10N^{+5} + 10e⁻ → 10N^{+4}

Таким образом, во всех трёх реакциях концентрированная азотная кислота действует как окислитель, превращая неметаллы в их кислородсодержащие кислоты или оксиды. Баланс электронов позволяет правильно уравнять окислительно-восстановительные реакции.