Реши задание на изображении
Краткий ответ. На фото показаны два свойства аммиака: окисление оксидом меди(II) и образование солей аммония. Верные уравнения:
\[ 2\mathrm{NH_3}+3\mathrm{CuO}\xrightarrow{t}\mathrm{N_2}+3\mathrm{Cu}+3\mathrm{H_2O} \]
\[ \mathrm{NH_3}+\mathrm{HCl}\to\mathrm{NH_4Cl} \]
\[ 2\mathrm{NH_3}+\mathrm{H_2SO_4}\to(\mathrm{NH_4})_2\mathrm{SO_4} \]
В первой реакции аммиак — восстановитель, а оксид меди(II) — окислитель. В реакциях с кислотами идёт не окисление-восстановление, а образование солей аммония.
1. Как расставить коэффициенты в реакции с CuO
Сначала определим степени окисления:
- в \(\mathrm{NH_3}\): у азота \(-3\);
- в \(\mathrm{CuO}\): у меди \(+2\);
- в \(\mathrm{N_2}\): у азота \(0\);
- в \(\mathrm{Cu}\): у меди \(0\).
Электронный баланс:
\[ \mathrm{N^{-3}-3e^-\to N^0}\quad |\times 2 \]
\[ \mathrm{Cu^{+2}+2e^-\to Cu^0}\quad |\times 3 \]
Азот отдаёт электроны — окисляется; медь принимает электроны — восстанавливается.
Поэтому перед \(\mathrm{NH_3}\) ставим \(2\), перед \(\mathrm{CuO}\) — \(3\):
\[ 2\mathrm{NH_3}+3\mathrm{CuO}\to \mathrm{N_2}+3\mathrm{Cu}+\ldots \]
Слева 3 атома кислорода, значит, справа нужно \(3\mathrm{H_2O}\). Водород тоже сходится: слева \(6\) атомов H, справа \(3\cdot 2=6\).
\[ \boxed{2\mathrm{NH_3}+3\mathrm{CuO}\to \mathrm{N_2}+3\mathrm{Cu}+3\mathrm{H_2O}} \]
Проверка: N: \(2=2\), H: \(6=6\), Cu: \(3=3\), O: \(3=3\). Всё уравнено.
2. Почему образуются соли аммония
У азота в \(\mathrm{NH_3}\) есть неподелённая электронная пара. Он может отдать её катиону водорода \(\mathrm{H^+}\):
\[ \mathrm{NH_3+H^+\to NH_4^+} \]
Это донорно-акцепторный механизм: азот — донор электронной пары, \(\mathrm{H^+}\) — акцептор.
Поэтому:
\[ \mathrm{NH_3+HCl\to NH_4Cl} \]
С серной кислотой два иона \(\mathrm{H^+}\), значит, нужно две молекулы аммиака:
\[ 2\mathrm{NH_3+H_2SO_4\to(NH_4)_2SO_4} \]
