Составь уравнение реакции взаимодействия кальция с концентрированной азотной кислотой, напиши электронный баланс этого уравнения и ответь на вопросы. Выбери верные варианты ответа…

Рассмотрим реакцию взаимодействия кальция (Ca) с концентрированной азотной кислотой (HNO₃).

Шаг 1. Запись возможной реакции

Кальций — это металл, он способен реагировать с кислотами, окисляясь до ионов Ca²⁺. Концентрированная азотная кислота — окислитель, она действует по-разному в зависимости от условий, но в данном случае предположим образование нитрата кальция (Ca(NO₃)₂), выброс газов NO или NO₂ и воду.

Общая реакция (предположительная):

\[ \text{Ca} + 2\, \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Ca(NO}_3)_2 + \text{H}_2 \]

Однако, так как HNO₃ является сильной окислительной кислотой, возможна реакция с образование нитрата кальция, водорода и оксидов азота.

Шаг 2. Составление уравнения с уточнениями

На практике при реакции кальция с концентрированной азотной кислотой образуются нитрат кальция, водород и оксиды азота:

\[ Ca + 4\, \text{HNO}_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2\, \text{NO}_2 + 2\, \text{H}_2O \]

Данное уравнение — более точное. Но для электрического баланса и пошагового анализа возьмем классический случай реакции кальция с HNO₃, образуя нитрат и выделяя водород.

Общее уравнение:

\[ Ca + 2\, \text{HNO}_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + \text{H}_2 \]

Шаг 3. Электронный баланс

Определим окисление и восстановление:

• Кальций (Ca): окисляется от 0 до +2 (в виде Ca²⁺).
• Водород в HNO₃: восстанавливается от +1 (в HNO₃) до 0 (в H₂).

Запишем реакции по отдельности:

Окисление кальция:

\[ \text{Ca} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2e^- \]

Восстановление проникших электронов:

Восстановление водорода из HNO₃ (или H⁺, по сути) до H₂:

\[ 2\, \text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 \]

Но так как в растворе есть HNO₃, то кислотная среда обеспечивает H⁺.

Шаг 4. Итоговое уравнение с учетом электронов

Общий электронный баланс:

• Один атом кальция отдает 2 электрона.
• Восстановление двух H⁺ до H₂ принимает эти 2 электрона.

Итоговое уравнение (предположительное):

\[ \text{Ca} + 2\, \text{H}^+ \rightarrow \text{Ca}^{2+} + \text{H}_2 \]

В реакции с концентрированной азотной кислотой возможны более сложные продукты, но для простоты и ясности примем этот случай.

Ответы на вопросы:

1. Какой элемент является окислителем?
   — Азот (N) в HNO₃ (так как он принимает электроны и участвует в окислении).

2. Какой элемент является восстановителем?
   — Кальций (Ca) (так как он отдает электроны при окислении).

3. Сколько электронов отдано в процессе окисления?
   — 2 электрона (один атом кальция отдает два электронов).

4. Сколько электронов принято в процессе восстановления?
   — 2 электрона (два электрона принимаются для восстановления ионов H⁺ до H₂).

5. Какова сумма коэффициентов?
   — Общее число всех коэффициентов в уравнении: 1 (Ca) + 2 (HNO₃) + 1 (Ca(NO₃)₂) + 1 (H₂)
   — Всего 5.

Если нужна более точная реакция с образованием оксидов азота или другие детали — скажи!