HNO³+SO³
Задача: балансировать реакцию HNO3 + SO3 (то есть HNO³ + SO³).
Цель: помочь понять и подробно разобрать балансировку.
- Простейшая постановка Пусть реакция идет в водном растворе и может давать несколько продуктов. Обозначим общую форму балансируемого уравнения:
a HNO3 + b SO3 -> c H2SO4 + d NO2 + e H2O + f O2
- Балансировка по элементам Балансируем по каждому элементу:
- Водород (H): a = 2c + 2e
- Азот (N): a = d
- Сера (S): b = c
- Кислород (O): 3a + 3b = 4c + 2d + e + 2f
- Решение системы Из условий выше получаем:
- d = a
- c = b
- e = (a - 2c)/2 = (a - 2b)/2
- из уравнения O: a - b = e + 2f
Подставим e: a - b = (a - 2b)/2 + 2f Умножим на 2: 2a - 2b = a - 2b + 4f Отсюда: a = 4f, то есть f = a/4
Чтобы получить целые коэффициенты, выберем a кратное 4. Самое простое непустое решение — a = 4. Тогда f = 1.
Теперь выберем b так, чтобы e было неотрицательным целым числом: e = (a - 2b)/2 = (4 - 2b)/2 = 2 - b
Чтобы e был неотрицательным, можно взять b = 1 или b = 2 (или b = 0, но тогда реакция не идёт с SO3). Рассмотрим варианты:
Вариант 1: b = 1 Тогда c = 1, d = a = 4, e = 2 - 1 = 1, f = 1. Уравнение: 4 HNO3 + SO3 -> H2SO4 + 4 NO2 + H2O + O2
Вариант 2: b = 2 Тогда c = 2, d = 4, e = 0, f = 1. Уравнение: 4 HNO3 + 2 SO3 -> 2 H2SO4 + 4 NO2 + O2 Здесь вода не образуется.
- Итог Наиболее наглядный и полностью сбалансированный вариант с водой и кислородом в продуктах: 4 HNO3 + SO3 -> H2SO4 + 4 NO2 + H2O + O2
Проверим баланс:
- H: слева 4, справа 2 + 2 = 4
- N: слева 4, справа 4 NO2
- S: слева 1, справа в H2SO4
- O: слева 12 + 3 = 15, справа 4 (в H2SO4) + 8 (в NO2, четыре молекулы) + 1 (в H2O) + 2 (в O2) = 15
Дополнительный допустимый баланс без воды: 4 HNO3 + 2 SO3 -> 2 H2SO4 + 4 NO2 + O2
Если цель — понять, а не просто получить ответ, можно объяснить смысл: азот в HNO3 переходит из степени окисления +5 в NO2 (+4), то есть происходит редукция; сера в SO3 остается в той же степени окисления (+6) и соединяется с O, образуя H2SO4; общее извлечение электронов компенсируется образованием O2.
