Условие задачи

Составьте электронный баланс для уравнения реакции аммиака с оксидом меди (II).

Решение

Ниже приведём пошаговое решение задачи по химии (красиво оформленный электронный баланс в методе половинных уравнений).

Предположим, что в ходе реакции происходит восстановление меди –она переходит из степени окисления +2 в металлический Cu (0)–, а аммиак окисляется до азота (N₂). Для составления электронного баланса разложим общую реакцию на две полу­реакции: окисление (аммиака) и восстановление (оксида меди (II)).

─────────────────────────────
1. Полуреакция окисления аммиака

В молекуле NH₃ азот имеет степень –III, а в молекулярном азоте N₂ – 0. Таким образом, каждый атом азота теряет по три электрона. Так как в молекуле азота два атома, суммарная потеря электронов составляет 6. Запишем полученную полу­реакцию в кислой среде (при балансе с участием H⁺ и H₂O):

2 NH₃ → N₂ + 6 H⁺ + 6 e⁻ (окисление)

Проверим балансы:
• Азот: 2 атома с обеих сторон.
• Водород: 2×3 = 6 H с левой стороны; справа – 6 H⁺.
• Заряд: левая сторона нейтральна, правая – +6 (H⁺) и –6 (электроны), суммарно 0.

─────────────────────────────
2. Полуреакция восстановления оксида меди (II)

В CuO медь имеет степень +2, а в металлическом Cu – степень 0, то есть происходит снижение степени окисления на 2, что означает присоединение 2 электронов на каждую молекулу CuO. Балансируем также в кислой среде (с использованием ионов H⁺ и молекул H₂O):

CuO + 2 H⁺ + 2 e⁻ → Cu + H₂O (восстановление)

Проверим балансы:
• Медь: 1 атом с обеих сторон;
• Кислород: 1 атом в CuO, в H₂O – 1 атом;
• Водород: 2 H⁺ слева, 2 H справа в H₂O;
• Заряд: левая сторона имеет +2 (от H⁺) и –2 (электроны) → 0, правая – нейтральная.

─────────────────────────────
3. Приводим полу­реакции к равному числу электронов

В полу­реакции окисления выделяется 6 электронов, а в восстановлении поглощается 2 электрона. Умножим реакцию восстановления на 3, чтобы число электронов стало равным (3×2 e⁻ = 6 e⁻):

3 CuO + 6 H⁺ + 6 e⁻ → 3 Cu + 3 H₂O

─────────────────────────────
4. Суммируем полу­реакции

Складываем полу­реакцию окисления и умноженную полу­реакцию восстановления, при этом электроны и ионы H⁺ взаимно уничтожаются:

Окисление: 2 NH₃ → N₂ + 6 H⁺ + 6 e⁻
Восстановление: 3 CuO + 6 H⁺ + 6 e⁻ → 3 Cu + 3 H₂O
─────────────────────────────
Суммируя, получаем:

3 CuO + 2 NH₃ → 3 Cu + N₂ + 3 H₂O

Проверим итоговый баланс:
• Медь: 3 атома с левой и правой сторон.
• Азот: 2 атома (из 2 NH₃) → 2 атома в N₂.
• Кислород: 3 атома (из 3 CuO) → 3 атома в 3 H₂O.
• Водород: 2×3 = 6 H (из 2 NH₃) → 3×2 = 6 H в 3 H₂O.
• Заряд: все линии нейтральны.

Таким образом, электронный баланс реакции составлен правильно.

─────────────────────────────
Ответ:

Полу­реакции:
(1) 2 NH₃ → N₂ + 6 H⁺ + 6 e⁻
(2) CuO + 2 H⁺ + 2 e⁻ → Cu + H₂O (×3 → 3 CuO + 6 H⁺ + 6 e⁻ → 3 Cu + 3 H₂O)

Общая реакция:
3 CuO + 2 NH₃ → 3 Cu + N₂ + 3 H₂O

Это и есть электронно-балансированное уравнение реакции аммиака с оксидом меди (II).