Zn+HNO3=Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O-решение с позиции ОВР

Для решения задачи с позиции окислительно-восстановительных реакций (ОВР) нужно сначала определить, какие элементы подвергаются изменениям в своих степенях окисления.

Исходное уравнение реакции:
Zn + HNO₃ → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

1. Определение степеней окисления:

   • Цинк (Zn) в исходном веществе находится в нулевой степени окисления (Zn₀).

   • В продукте реакции цинк в составе нитрата цинка (Zn(NO₃)₂) имеет степень окисления +2 (Zn²⁺).

   • Азот в составе нитрата аммония (NH₄NO₃) представлен в двух формах:

     • В ионе NO₃⁻ азот имеет степень окисления +5.

     • В ионе NH₄⁺ азот имеет степень окисления -3.

   • Водород (H) в воде и аммонийном ионе (NH₄⁺) всегда имеет степень окисления +1.

   • Кислород (O) в нитратах и воде всегда имеет степень окисления -2.

2. Окисление и восстановление:

   • Цинк: Zn (0) → Zn²⁺ (+2) – окисление. Цинк теряет два электрона.

   • Азот: В аммонийном ионе (NH₄⁺) азот восстанавливается с +5 до -3, то есть азот из нитрата восстанавливается, принимая 8 электронов.

3. Уравнение окислительно-восстановительных процессов:
   Для составления полуреакций нужно учитывать потери и приобретения электронов:

   • Окисление цинка:
     Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

   • Восстановление азота:
     2NO₃⁻ + 8e⁻ + 8H⁺ → NH₄⁺ + 2H₂O

4. Балансировка реакции:
   Теперь сбалансируем полуреакции по количеству электронов. В окислительном процессе цинк теряет 2 электрона, а в восстановительном процессе азот принимает 8 электронов. Умножим полуреакцию окисления цинка на 4, чтобы уравнять количество электронов:

   • Окисление цинка:
     4Zn → 4Zn²⁺ + 8e⁻

   • Восстановление азота:
     2NO₃⁻ + 8e⁻ + 8H⁺ → NH₄⁺ + 2H₂O

5. Полная сбалансированная реакция:
   После сбалансировки, конечное уравнение будет выглядеть так:
   4Zn + 8HNO₃ → 4Zn(NO₃)₂ + 2NH₄NO₃ + 2H₂O

Здесь мы видим, что цинк окисляется до ионов Zn²⁺, а нитраты восстанавливаются до аммонийных ионов NH₄⁺, при этом выделяются вода и нитрат цинка.