Чтобы сбалансировать уравнение реакции между кальцием (Ca) и нитратом водорода (HNO₃), используем метод электронного баланса. Начнём с определения, какие вещества окисляются, а какие восстанавливаются.
Определим степени окисления:
- В Ca степень окисления равна 0.
- В HNO₃: H +1, N +5, O -2.
- В Ca(NO₃)₂: Ca +2, N +5 (нет изменений), O -2.
- В N₂: N -1 (каждый атом азота в молекуле N₂ имеет степень окисления -1).
- В H₂O: H +1, O -2.
Изменение степеней окисления:
- Кальций окисляется с 0 до +2 (он теряет 2 электрона).
- Азот из HNO₃ восстанавливается с +5 до -1 (каждый атом теряет 6 электронов, поскольку у нас два атома азота, это 6 электронов на 2 атома).
Теперь установим соотношение между потерей и получением электронов. На 1 атом Ca, который теряет 2 электрона, продукты реакции содержат 2 атома N, каждый из которых получает 6 электронов, что означает, что Ca или HNO₃ должны быть в определённом соотношении.
Таким образом, мы можем написать уравнение с коэффициентами:
\[ \text{Ca} + 4 \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3\text{)}_2 + 2 \text{N}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
Теперь баланс коэффицентов будет следующим: 1 кальций, 4 нитрата, 1 кальций в нитрате, 2 молекулы азота и 2 молекулы воды.
Что касается иона, который проявляет окислительные свойства, то в этой реакции ион азота (в виде HNO₃) выступает в роли окислителя, так как он получает электроны и уменьшается в степени окисления.
Таким образом, итоговые коэффициенты уравнения реакции таковы:
- Ca: 1
- HNO₃: 4
- Ca(NO₃)₂: 1
- N₂: 2
- H₂O: 2