Для уравнивания химического уравнения реакции разложения дихромата аммония ( (NH_4)_2Cr_2O_7 ) на азот ( N_2 ), оксид хрома(III) ( Cr_2O_3 ) и воду ( H_2O ) методом электронного баланса, нужно сначала определить процессы окисления и восстановления.
Определение степеней окисления элементов в реагентах и продуктах:
- В ( (NH_4)_2Cr_2O_7 ), азот ( N ) имеет степень окисления -3, хром ( Cr ) +6, кислород ( O ) -2.
- В ( N_2 ), азот имеет степень окисления 0.
- В ( Cr_2O_3 ), хром имеет степень окисления +3, кислород -2.
- В ( H_2O ), водород +1, кислород -2.
Определение изменений степеней окисления:
- Азот из -3 в ( (NH_4)_2Cr_2O_7 ) переходит в 0 в ( N_2 ). Это окисление, так как степень окисления увеличивается.
- Хром из +6 в ( (NH_4)_2Cr_2O_7 ) переходит в +3 в ( Cr_2O_3 ). Это восстановление, так как степень окисления уменьшается.
Составление полуреакций окисления и восстановления:
- Окисление: ( NH_4^+ ) → ( N_2 ) + электроны.
- Восстановление: ( Cr_2O_7^{2-} ) + электроны → ( Cr_2O_3 ).
Уравнивание полуреакций:
- Окисление азота: ( 4 NH_4^+ \rightarrow N_2 + 8 e^- + 8 H^+ )
- Восстановление хрома: ( Cr_2O_7^{2-} + 6 e^- + 14 H^+ \rightarrow 2 Cr^{3+} + 7 H_2O ).
Сбалансирование общего уравнения:
- Умножаем полуреакцию окисления на 3 и восстановления на 4, чтобы количество электронов совпало:
- ( 12 NH_4^+ \rightarrow 3 N_2 + 24 e^- + 24 H^+ )
- ( 4 Cr_2O_7^{2-} + 24 e^- + 56 H^+ \rightarrow 8 Cr^{3+} + 28 H_2O )
- Суммируем обе полуреакции и упрощаем, отменяя одинаковые компоненты с обеих сторон:
- ( (NH_4)_2Cr_2O_7 \rightarrow N_2 + Cr_2O_3 + H_2O )
- Подбираем коэффициенты в соответствии с количеством атомов каждого элемента с обеих сторон:
- ( (NH_4)_2Cr_2O_7 \rightarrow N_2 + Cr_2O_3 + 4 H_2O )
Итак, уравнение реакции разложения дихромата аммония будет выглядеть так:
[ (NH_4)_2Cr_2O_7 \rightarrow N_2 + Cr_2O_3 + 4 H_2O ]