Условие задачи
Напишите уравнение реакции разложения нитрата серебра при нагревании. укажите степени окисления элементов и расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по неорганической химии, в которой необходимо записать уравнение термического разложения нитрата серебра с указанием степеней окисления элементов и расстановкой коэффициентов по методу электронного баланса.
─────────────────────────────
1. Исходное вещество и его свойства
Нитрат серебра имеет формулу AgNO₃. При нагревании он разлагается, образуя металлическое серебро (Ag), диоксид азота (NO₂) и кислород (O₂).
Степени окисления в исходном веществе:
– Для Ag: в соединениях серебро обычно имеет степень +1.
– Для NO₃⁻:
• Азот: пусть его степень окисления равна x, учитывая три кислородных atoms, у которых степень –2, запишем уравнение:
x + 3·(–2) = –1 ⇒ x – 6 = –1 ⇒ x = +5.
– Для кислорода: –2.
В продуктах реакции:
– Ag (металлическое) имеет степень 0.
– В NO₂:
• Пусть степень азота равна y, два атома кислорода по –2 дают уравнение:
y + 2·(–2) = 0 ⇒ y – 4 = 0 ⇒ y = +4.
– В молекулярном кислороде O₂ атомы кислорода имеют степень 0.
─────────────────────────────
2. Запись уравнения разложения
Из известных фактов реакция разложения нитрата серебра при нагревании записывается как:
2 AgNO₃ → 2 Ag + 2 NO₂ + O₂
Проверим баланс по атомам:
• Ag: слева 2, справа 2.
• N: слева 2, справа 2.
• O: слева 2×3 = 6, справа: 2×2 (в NO₂) + 2 (в O₂) = 4 + 2 = 6.
─────────────────────────────
3. Электронный баланс
Разложение данного соединения является внутримолекулярной реакцией с переносом электронов между различными атомами нитрата.
Рассмотрим изменения степеней окисления и соответствующую передачу электронов:
(a) Восстановление серебра:
Ag⁺ (степень окисления +1) превращается в металлический Ag (степень 0).
Таким образом, каждое ионное серебро принимает 1 электрон:
Ag⁺ + e⁻ → Ag.
При 2 молекулах AgNO₃ суммарно 2 электрона приобретаются серебром.
(b) Преобразование азота в NO₃⁻:
Азот в AgNO₃ имеет степень +5, а в NO₂ – степень +4.
Значит, каждый атом азота приобретает 1 электрон:
N(+5) + e⁻ → N(+4).
При 2 молекулах исходного вещества суммарно 2 электрона приобретаются азотом.
Таким образом, суммарно процессы восстановления (Ag и N) приводят к приобретению 2 + 2 = 4 электронов.
(c) Окисление кислорода:
В исходном составе кислород имеет степень –2 (например, в NO₃⁻), а в O₂ – 0.
Переход одного атома кислорода из –2 в 0 означает потерю 2 электронов.
В образующемся O₂ два атома кислорода теряют суммарно 2×2 = 4 электрона.
Таким образом, электроны, потерянные кислородом (4 e⁻), уравновешиваются электронами, приобретёнными серебром и азотом (4 e⁻).
─────────────────────────────
4. Итоговое решение
Уравнение термического разложения нитрата серебра с расстановкой коэффициентов по методу электронного баланса и указанием степеней окисления выглядит так:
2 AgNO₃ → 2 Ag + 2 NO₂ + O₂
Степени окисления элементов:
– В AgNO₃: Ag (+1), N (+5), O (–2).
– В Ag: Ag (0).
– В NO₂: N (+4), O (–2).
– В O₂: O (0).
Метод электронного баланса показал, что:
• Восстановление Ag⁺ и N(+5) до Ag(0) и N(+4) сопровождается приобретением суммарно 4 e⁻,
• Эти 4 электрона компенсируются окислением кислорода (переход O²⁻ в O₂), при котором два атома кислорода теряют по 2 e⁻.
Таким образом, уравнение реакции записано корректно и электрический баланс выполнен.
─────────────────────────────
Ответ:
2 AgNO₃ → 2 Ag + 2 NO₂ + O₂
Это и есть полное решение задачи с указанием степеней окисления и балансировкой методом электронного баланса.