Question

Для окислительно-восстановительной реакции определите степени окисления элементов, укажите окислитель и восстановитель. Определите, возможность самопроизвольного протекания в прямом направлении. Подберите коэффициенты в уравнениях реакций методом электронного баланса FeSO4 + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + H2O + H2SO4

Answer 1

FeSO4 + 4HNO3 (конц.) → Fe(NO3)3 + NO2↑ + H2O + H2SO4

ОВР:

1 | Fe (+2) - 1ē = Fe (+3) - восстановитель - реакция окисления

1 | N (+5) + 1 ē = N (+4) - окислитель - реакция восстановления

* восстановитель сульфат железа (II) - FeSO4 (или железо (Fe(+2)) из этого соединения), окислитель азотная кислота - HNO3 (или азот (N(+2)) из этой кислоты)

степени окисления для всех элементов:

Fe(+2)S(+6)O4(-2) + H(+)N(+5)O3(-) → Fe(+3)(N(+5)O3(-))3 + N(+4)O2(-2) + H2(+)O(-2) + H2(+)S(+6)O4(-2)

Answer 2

Для определения степеней окисления элементов и установления окислительно-восстановительной природы реакции, мы сначала выявляем элементы, меняющие степень окисления.

1. Рассмотрим FeSO4 и Fe(NO3)3:

   • В соединении FeSO4, железо (Fe) имеет степень окисления +2.
   • В соединении Fe(NO3)3, железо (Fe) имеет степень окисления +3.

2. Рассмотрим HNO3 и NO2:

   • В HNO3, азот (N) имеет степень окисления +5.
   • В NO2, азот (N) имеет степень окисления +4.

Теперь определим окислитель и восстановитель:

• Окислитель - вещество, которое само подвергается окислению (повышению степени окисления). В данной реакции HNO3 подвергается окислению, поскольку азот в HNO3 имеет степень окисления +5, а в NO2 - +4. Таким образом, HNO3 - окислитель.

• Восстановитель - вещество, которое само подвергается восстановлению (понижению степени окисления). В данной реакции FeSO4 подвергается восстановлению, поскольку железо в FeSO4 имеет степень окисления +2, а в Fe(NO3)3 - +3. Таким образом, FeSO4 - восстановитель.

Чтобы определить возможность самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении, давайте рассмотрим изменение суммарной степени окисления на левой и правой сторонах уравнения:

Суммарная степень окисления на левой стороне: Fe(+2) + S(+6) + O(-2)4 + H(+1) + N(+5)O3(-1) = +2 + 6 - 8 + 1 + 5(-1) = +2 + 6 - 8 + 1 - 5 = -4.

Суммарная степень окисления на правой стороне: Fe(+3) + N(+4)O3(-1)3 + N(+4)O2(-2) + H(+1)2SO4(-2) = +3 + 3(+4) - 2 + 1 + 2(-2) = +3 + 12 - 2 + 1 - 4 = +10.

Суммарная степень окисления увеличилась с -4 до +10. Это означает, что реакция происходит с повышением суммарной степени окисления, и она может протекать самопроизвольно в прямом направлении.

Теперь давайте балансировать уравнение реакции. Начнем с железа:

FeSO4 + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + H2O + H2SO4

• Сначала балансируем железо, добавив коэффициент 3 перед FeSO4: 3FeSO4 + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + H2O + H2SO4

Теперь балансируем серу, добавив коэффициент 3 перед H2SO4: 3FeSO4 + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + H2O + 3H2SO4

Далее балансируем азот, добавив коэффициент 4 перед HNO3: 3FeSO4 + 4HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + H2O + 3H2SO4

Теперь балансируем кислород. В левой части у нас 12 атомов кислорода от HNO3 и 12 атомов кислорода от H2SO4. В правой части у нас 6 атомов кислорода от H2O и 6 атомов кислорода от NO3 и NO2. Мы можем достичь баланса, умножив H2O на 2:

3FeSO4 + 4HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO2(г) + 2H2O + 3H2SO4

Теперь у нас сбалансированное уравнение реакции.