СРОЧНО! ДАЮ 25 БАЛЛОВ! Закончить уравнение реакций, составить электронный баланс, указать процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель Zn+HNO3=Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O

Для того чтобы завершить уравнение реакции, составить электронный баланс, указать процессы окисления и восстановления, а также выделить окислитель и восстановитель, давайте рассмотрим саму реакцию более детально.

1. Исходные вещества и предполагаемые продукты реакции

У нас есть реакция между цинком (Zn) и азотной кислотой (HNO₃):

$\text{Zn} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + \text{NH}_4\text{NO}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Это реакция между металлом (цинком) и окислителем (азотной кислотой). Продукты реакции — это соль цинка (Zn(NO₃)₂), аммонийная соль (NH₄NO₃), вода (H₂O).

2. Определение степени окисления элементов

• Цинк (Zn): В элементарном состоянии степень окисления цинка равна 0.

• В Zn(NO₃)₂ цинк соединяется с нитратной кислотой. Азот в нитрате (NO₃⁻) имеет степень окисления -1, и так как 2 нитрат-ионов, то суммарная степень окисления нитратов — -2. Для того чтобы уравновесить заряд, цинк должен иметь степень окисления +2 в соединении Zn(NO₃)₂.

• Азот в NH₄NO₃:

  • В аммонийной группе (NH₄⁺) азот имеет степень окисления -3 (так как водород всегда имеет степень окисления +1, а аммоний ион в целом имеет заряд +1).
  • В нитратной части NH₄NO₃ (NO₃⁻) азот имеет степень окисления +5.

3. Реакция и процессы окисления и восстановления

Цинк (Zn) окисляется, так как его степень окисления увеличивается с 0 до +2:

• Процесс окисления:
  $\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-$

Азот из HNO₃ восстанавливается, так как его степень окисления снижается с +5 (в нитрате NO₃⁻) до -3 (в аммонийной группе NH₄⁺):

• Процесс восстановления:
  $\text{NO}_3^- + 8\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + 3\text{H}_2\text{O}$

4. Окислитель и восстановитель

• Окислитель — это вещество, которое забирает электроны, то есть оно восстанавливается. В данном случае окислителем является азотная кислота (HNO₃), так как атом азота в ней восстанавливается с +5 до -3.

• Восстановитель — это вещество, которое отдает электроны, то есть оно окисляется. В данном случае восстановителем является цинк (Zn), так как он отдает электроны и окисляется с 0 до +2.

5. Уравнение реакции (с корректировкой)

Чтобы уравнять реакцию, нужно соблюсти закон сохранения массы и заряда. Основное уравнение реакции (без водорода и кислорода) будет выглядеть так:

$\text{Zn} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + \text{NH}_4\text{NO}_3 + \text{H}_2\text{O}$

Корректировкой будет служить добавление кислорода и водорода, чтобы учесть образование воды и аммония. Поэтому уравнение реакции в конце будет следующим:

$\text{Zn} + 8\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + \text{NH}_4\text{NO}_3 + 2\text{H}_2\text{O}$

6. Электронный баланс

Сначала записываем уравнение окисления и восстановления, как это мы сделали ранее:

• Окисление (цинк):
  $\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-$
• Восстановление (азот):
  $\text{NO}_3^- + 8\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + 3\text{H}_2\text{O}$

Теперь уравниваем количество электронов. Для этого умножаем уравнение окисления на 3, а уравнение восстановления — на 1, чтобы количество электронов у обоих процессов стало одинаковым:

• Окисление:
  $3\text{Zn} \rightarrow 3\text{Zn}^{2+} + 6e^-$
• Восстановление:
  $\text{NO}_3^- + 8\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + 3\text{H}_2\text{O}$

Теперь складываем уравнения:

• 3Zn + 2NO₃⁻ + 16H⁺ → 3Zn²⁺ + 2NH₄⁺ + 6H₂O.

Так как нам нужно учесть образование нитрата цинка и аммонийного нитрата, уравнение будет следующим:

$3\text{Zn} + 8\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{NH}_4\text{NO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$

Итоговое уравнение:

$3\text{Zn} + 8\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{Zn(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{NH}_4\text{NO}_3 + 3\text{H}_2\text{O}$

Заключение:

• Окислитель: HNO₃ (азотная кислота), так как азот восстанавливается с +5 до -3.
• Восстановитель: Zn (цинк), так как он окисляется с 0 до +2.
• Процесс окисления: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
• Процесс восстановления: NO₃⁻ + 8H⁺ + 6e⁻ → NH₄⁺ + 3H₂O

Теперь уравнение завершено, и все детали реакции учтены!