Чтобы составить уравнение электронного баланса для реакции между азотной кислотой (HNO₃) и медью (Cu), нужно сначала установить, какие элементы подвергаются окислению и восстановлению, и какие числа окисления в реакции изменяются.
Определение изменения степеней окисления:
- Медь (Cu) в начальном состоянии имеет степень окисления 0, а в конечном продукте Cu(NO₃)₂ — +2 (так как Cu в этом соединении ион Cu²⁺).
- Азот (N) в HNO₃ имеет степень окисления +5, а в конечном продукте NO₂ — +4. Таким образом, азот восстанавливается.
Записать уменьшение и увеличение цифр окисления:
- Медь: Cu (0) → Cu²⁺ (+2) — окисление, потеря 2 электронов.
- Азот: N (+5) → N (+4) — восстановление, получение 1 электрона.
Сбалансируем удобные процессы: Чтобы сбалансировать количество электронов, которые теряются и приобретаются, нужно учитывать, что на каждые 2 электрона, которые теряет медь, 2 атома азота должны быть восстановлены (поэтому речь будет о 2-х молекулах HNO₃).
Составим молекулярное уравнение:
- Реакция: \[ 4HNO₃ + 2Cu \rightarrow 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O \]
Теперь составляем уравнение электрохимического баланса: Важно помнить, что мы должны учитывать, что:
- 2 атома меди отдают 2 электрона, что приводит к окислению.
- 2 молекулы HNO₃ принимают эти электроны и восстанавливаются.
Записываем равновесие электрона:
- Для меди: \[Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^- \] (окисление)
- Для азота: \[2N^{+5} + 2e^- \rightarrow 2N^{+4} \] (восстановление)
Таким образом, у нас получается сбалансированное уравнение электрохимического баланса для этой реакции.
В итоге, уравнение будет выглядеть так: \[ 2Cu + 4HNO₃ \rightarrow 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O \]
Теперь в этой реакции:
- 2 электрона теряются медью и принимаются азотом из HNO₃, что объясняет как восстановление, так и окисление в данной реакции.