Конечно, давай уравняем реакции методом электронного баланса. Это как раз для старших классов, где химия становится интереснее!
a) $Al + HNO_3 = Al(NO_3)_3 + N_2 + H_2O$
Сначала определим степени окисления элементов, которые меняются:
$Al^0 + H^{+1}N^{+5}O_3^{-2} = Al^{+3}(N^{+5}O_3^{-2})_3 + N_2^0 + H_2^{+1}O^{-2}$
Здесь алюминий (Al) меняет степень окисления с 0 до +3, а азот (N) в N2 – с +5 до 0.
Составим электронный баланс:
$Al^0 - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ (окисление, отдача электронов)
$2N^{+5} + 10e^- \rightarrow N_2^0$ (восстановление, принятие электронов, умножили на 2, так как два атома азота)
Теперь найдем наименьшее общее кратное между 3 и 10, это 30. Значит, коэффициенты будут 10 и 3 соответственно.
$10Al + 36HNO_3 = 10Al(NO_3)_3 + 3N_2 + 18H_2O$
б) $Fe + KMnO_4 + H_2SO_4 = Fe_2(SO_4)_3 + MnSO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Определим степени окисления:
$Fe^0 + K^{+1}Mn^{+7}O_4^{-2} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} = Fe_2^{+3}(SO_4)_3 + Mn^{+2}SO_4 + K_2SO_4 + H_2O$
Железо (Fe) меняет степень окисления с 0 до +3, а марганец (Mn) – с +7 до +2.
Составим электронный баланс:
$Fe^0 - 3e^- \rightarrow Fe^{+3}$ (окисление)
$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$ (восстановление)
Наименьшее общее кратное между 3 и 5 – это 15. Значит, коэффициенты будут 5 и 3 соответственно. Не забываем, что железа в продуктах два атома, поэтому перед $Fe$ ставим 10, а перед $Fe_2(SO_4)_3$ ставим 5.
$10Fe + 6KMnO_4 + 24H_2SO_4 = 5Fe_2(SO_4)_3 + 6MnSO_4 + 3K_2SO_4 + 24H_2O$
в) $Mg + HNO_3 = Mg(NO_3)_2 + N_2O + H_2O$
Определим степени окисления:
$Mg^0 + H^{+1}N^{+5}O_3^{-2} = Mg^{+2}(N^{+5}O_3^{-2})_2 + N_2^{+1}O + H_2O$
Магний (Mg) меняет степень окисления с 0 до +2, а азот (N) в $N_2O$ – с +5 до +1.
Составим электронный баланс:
$Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{+2}$ (окисление)
$2N^{+5} + 8e^- \rightarrow N_2^{+1}$ (восстановление)
Уравняем число электронов: НОК(2,8) = 8. Коэффициенты: 4 и 1.
$4Mg + 10HNO_3 = 4Mg(NO_3)_2 + N_2O + 5H_2O$
г) $Fe_3O_4 + HNO_3 = Fe(NO_3)_3 + NO + H_2O$
Определим степени окисления:
$Fe_3^{+8/3}O_4 + H^{+1}N^{+5}O_3^{-2} = Fe^{+3}(N^{+5}O_3^{-2})_3 + N^{+2}O + H_2O$
Здесь железо ($Fe$) меняет среднюю степень окисления с +8/3 до +3, а азот (N) – с +5 до +2.
Составим электронный баланс (на 3 атома железа в $Fe_3O_4$):
$3Fe^{+8/3} - 1e^- \rightarrow 3Fe^{+3}$ (окисление, отдача электронов)
$N^{+5} + 3e^- \rightarrow N^{+2}$ (восстановление, принятие электронов)
Общее наименьшее кратное между 1 и 3 – это 3. Значит, коэффициенты будут 1 и 3 соответственно.
$Fe_3O_4 + 10HNO_3 = 3Fe(NO_3)_3 + NO + 5H_2O$
д) $KO_2 + KMnO_4 + H_2SO_4 = K_2SO_4 + O_2 + MnSO_4 + H_2O$
Определим степени окисления:
$K^{+1}O_2^{-1/2} + K^{+1}Mn^{+7}O_4^{-2} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} = K_2^{+1}SO_4^{-2} + O_2^0 + Mn^{+2}SO_4 + H_2O$
Кислород в $KO_2$ меняет степень окисления с -1/2 до 0, а марганец (Mn) – с +7 до +2.
Составим электронный баланс (на 2 атома кислорода в O2):
$2O^{-1/2} - 1e^- \rightarrow O_2^0$ (окисление, отдача электронов)
$Mn^{+7} + 5e^- \rightarrow Mn^{+2}$ (восстановление, принятие электронов)
Наименьшее общее кратное между 1 и 5 – это 5. Значит, коэффициенты будут 5 и 1 соответственно.
$10KO_2 + 2KMnO_4 + 8H_2SO_4 = 6K_2SO_4 + 5O_2 + 2MnSO_4 + 8H_2O