Объясните окислительно-восстановительную сущность реакций : N2+H2=NH3 . Расставьте коэффициенты методом...

Реакция N2 + H2 = NH3 представляет собой процесс синтеза аммиака, который является важным примером реакции окисления-восстановления. В данной реакции азот N2 окисляется, поглощая водород H2 и образуя аммиак NH3.

Для балансировки этой реакции методом электронного баланса необходимо учитывать изменения в степени окисления каждого элемента. В начальном состоянии азот имеет степень окисления 0, а в конечном состоянии -3 в аммиаке, тогда как водород имеет степень окисления +1 в начальном состоянии и -3 в конечном состоянии.

Сначала балансируем азот: N2 + 3H2 = 2NH3. При этом азот окисляется на 3 единицы.

Затем балансируем водород: N2 + 3H2 = 2NH3. При этом водород восстанавливается на 2 единицы.

Таким образом, реакция N2 + 3H2 = 2NH3 является примером окислительно-восстановительной реакции, где происходит одновременное окисление азота и восстановление водорода.

Реакция синтеза аммиака из азота и водорода является классическим примером окислительно-восстановительной реакции, хотя на первый взгляд это может быть не так очевидно, поскольку не происходит изменения зарядов у элементов, как в более простых реакциях окисления и восстановления.

Окислительно-восстановительная сущность реакции:

В реакции синтеза аммиака: [ \text{N}_2 + \text{H}_2 \rightarrow \text{NH}_3 ]

• Нитроген (N) в молекуле азота (\text{N}_2) переходит из степени окисления 0 в аммиаке (\text{NH}_3) к более низкой степени окисления -3.
• Водород (H) в молекуле водорода (\text{H}_2) переходит из степени окисления 0 в аммиаке (\text{NH}_3) к более высокой степени окисления +1.

Таким образом, азот действует как окислитель, принимая электроны, которые отдаёт водород. Водород в этой реакции выступает в роли восстановителя, отдавая электроны азоту.

Расстановка коэффициентов методом электронного баланса:

1. Напишем полуреакции:

   • Окисление водорода: (\text{H}_2 \rightarrow 2\text{H}^+ + 2e^-)
   • Восстановление азота: ( \text{N}_2 + 6e^- \rightarrow 2\text{N}^{3-}) (формально, так как в молекуле аммиака азот существует в виде NH3, а не как ион N3-)

2. Уравновешиваем количество электронов: В реакции окисления водорода выделяется 2 электрона, а в реакции восстановления азота требуется 6 электронов. Чтобы уравновесить количество электронов, умножим реакцию окисления на 3:

   • (3(\text{H}_2 \rightarrow 2\text{H}^+ + 2e^-))
   • (\text{N}_2 + 6e^- \rightarrow 2\text{N}^{3-})

   Получаем:

   • (3\text{H}_2 \rightarrow 6\text{H}^+ + 6e^-)
   • (\text{N}_2 + 6e^- \rightarrow 2\text{N}^{3-})

3. Складываем полуреакции: [ 3\text{H}_2 + \text{N}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3 ] Здесь коэффициенты расставлены так, чтобы количество атомов каждого элемента и суммарный заряд с обеих сторон уравнения были равны.

Таким образом, уравнение реакции синтеза аммиака с правильно расставленными коэффициентами: [ \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3 ] Эта реакция является одним из основных процессов в химической промышленности и используется для получения аммиака, который, в свою очередь, применяют в производстве удобрений и многих других химических продуктов.