CO2+C=CO Au2O3=Au+O2 составить электрический баланс и уравнять

Разберёмся с двумя задачами на балансировку по электронному балансу (half-reaction method). Задача 1: CO2 + C -> CO Цель: привести к сбалансированному по атомам и по заряду виду, показать баланс электронов. 1) Определим степени окисления (оксид states) - В CO2 углерод имеет степень окисления +4. - В CO углерод имеет степень окисления +2. - Элементарный углерод C (с) имеет 0. Таким образом, один атом углерода в C окисляется с 0 до +2 (теряет электронов), другой атом в CO2 восстанавливается с +4 до +2 (принимает электрон). В сумме электроны передаются внутри системы. 2) Запишем половинные реакции (в кислой среде; редукция CO2 до CO) - Восстановление (CO2 восстанавливается до CO): CO2 + 2 e- + 2 H+ -> CO + H2O - Окисление (C превращается в CO и к остаткам прикладывает воду): C + 2 H2O -> CO2 + 4 H+ + 4 e- 3) Балансировка по электронам Чтобы количество электронов согласовать, умножим восстановительную половинную реакцию на 2 и сложим с окислительной: - 2*(CO2 + 2 e- + 2 H+ -> CO + H2O) даёт: 2 CO2 + 4 e- + 4 H+ -> 2 CO + 2 H2O - Окисление: C + 2 H2O -> CO2 + 4 H+ + 4 e- Сложив и устранив общие члены (4 e- и 4 H+ и H2O), получим: C + CO2 -> 2 CO 4) Итог и проверка Баланс по атомам: C (1 на левой стороне +1 в CO2) + CO (1) даёт 2 углерода слева и 2 углерода справа в двух CO — баланс есть. Баланс по кислороду: CO2 содержит 2 O, слева их 2; справа в 2 CO содержится 2 O — баланс есть. Заряд: обе стороны нейтральны. Все в порядке. Ответ для задачи 1: C + CO2 -> 2 CO Примечание про электроны: внутри процесса произошло обмен 4 электронов: C(0) -> CO2(+4) отдал 4 e-, CO2(+4) принял 2 e- в каждом из двух молекул CO2? Но итоговый общий вид лишён внешнего баланса по заряду: в сумме electrons cancel внутри реакции, что характерно для безэлектрического баланса между двумя окислителями/восстановителями внутри системы. В любом случае итоговый баланс по формулам ensures electrons-consistent. Задача 2: Au2O3 -> Au + O2 Цель: сбалансировать и показать электрический баланс. 1) Определим степени окисления - В Au2O3 золото в окислении +3 (каждое Au: +3, всего Au2 дает +6 суммарно; кислород O в oxide как O2−). - В чистом Au металлическом золоте oxidation state 0. - В O2 кислород формально имеет state 0. 2) Половинные реакции по оксиду и редукции - Окисление кислорода в оксиде: 3 O2- → (3/2) O2 + 6 e- (на одну формулу Au2O3, чтобы освободить электроны). Это эквивалентно суммарно 6 e- за три O2-, превращающихся в 1.5 O2. - Восстановление золота: 2 Au3+ + 6 e- → 2 Au (для двух золотовых атомов в Au2O3). 3) Приведём к целым коэффициентам (без дробей) Учитывая, что в одной молекуле Au2O3 содержится 2 Au3+ и 3 O2−, баланс по энергии/электронам даёт: - Окисление: 3 O2− → 3/2 O2 + 6 e- - Восстановление: 2 Au3+ + 6 e- → 2 Au Чтобы избавиться от дробей, умножим на 2: - 6 O2− → 3 O2 + 12 e- - 4 Au3+ + 12 e- → 4 Au Теперь соотносим с формулой Au2O3. В одной формуле Au2O3 имеется 2 Au и 3 O. Умножим процесс на 2, чтобы получить целые коэффициенты: 2 Au2O3 → 4 Au + 3 O2 4) Электронный баланс За две молекулы Au2O3 имеется: - Окисление O2−: 6 O2− → 3 O2 + 12 e- - Восстановление Au3+: 4 Au3+ + 12 e- → 4 Au И в сумме 12 электронов передано, что и требуется для восстановления 4 Au3+ до 4 Au. Итоговый ответ для задачи 2: 2 Au2O3 -> 4 Au + 3 O2 Кратко: - CO2 + C -> CO: сбалансировано. Баланс по электронам внутри процесса; итоговая формула: C + CO2 -> 2 CO. - Au2O3 -> Au + O2: сбалансировано с электронным балансом; итоговая формула: 2 Au2O3 -> 4 Au + 3 O2. Электронный баланс: 12 электронов передано от кислорода к золоту (O2- → O2 и Au3+ → Au).