Расставьте коэффициенты методом электронного баланса: Cu+HNO3=Cu(NO3)2+NO+H2O

Для расстановки коэффициентов методом электронного баланса необходимо следовать следующим шагам:

1. Запишем уравнение реакции: [ \text{Cu} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + \text{NO} + \text{H}_2\text{O} ]

2. Определим степени окисления элементов, которые изменяются в ходе реакции. В данном случае это медь (Cu) и азот (N) в составе азотной кислоты ((\text{HNO}_3)) и оксида азота ((\text{NO})).

   • В элементарной меди Cu степень окисления равна 0.
   • В (\text{Cu(NO}_3\text{)}_2) медь имеет степень окисления (+2).
   • В (\text{HNO}_3) азот имеет степень окисления (+5).
   • В (\text{NO}) азот имеет степень окисления (+2).

3. Определим, какие элементы окисляются и восстанавливаются.

   • Медь окисляется: ( \text{Cu}^0 \rightarrow \text{Cu}^{2+} )
   • Азот восстанавливается: ( \text{N}^{+5} \rightarrow \text{N}^{+2} )

4. Запишем полуреакции и балансируем их по числу электронов.

   Окисление (медь): [ \text{Cu}^0 - 2e^- \rightarrow \text{Cu}^{2+} ]

   Восстановление (азот): [ \text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2} ]

5. Уравниваем число электронов в полуреакциях. Для этого нужно, чтобы число потерянных и приобретенных электронов было одинаковым. В данном случае нужно умножить первую полуреакцию на 3, а вторую на 2: [ 3(\text{Cu}^0 - 2e^- \rightarrow \text{Cu}^{2+}) \implies 3\text{Cu}^0 \rightarrow 3\text{Cu}^{2+} + 6e^- ]

   [ 2(\text{N}^{+5} + 3e^- \rightarrow \text{N}^{+2}) \implies 2\text{N}^{+5} + 6e^- \rightarrow 2\text{N}^{+2} ]

6. Составляем итоговое уравнение, учитывая коэффиценты из полуреакций: [ 3\text{Cu} + 2\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{NO} + \text{H}_2\text{O} ]

7. Дополнительно балансируем оставшиеся атомы, которые не меняют степени окисления (водород и кислород).

   Сначала подсчитаем количество атомов азота и кислорода в правой части уравнения:

   • В (\text{Cu(NO}_3\text{)}_2) содержится (2 \times 3 = 6) атомов кислорода.
   • В 2(\text{NO}) содержится (2 \times 1 = 2) атома кислорода.
   • Всего в правой части уравнения у нас (6 + 2 = 8) атомов кислорода.

   В левой части уравнения:

   • В 2(\text{HNO}_3) содержится (2 \times 3 = 6) атомов кислорода.
   • Дополнительно нужно добавить (8 - 6 = 2) атома кислорода в виде воды ((\text{H}_2\text{O})).

   Таким образом, уравнение приобретает вид: [ 3\text{Cu} + 8\text{HNO}_3 \rightarrow 3\text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{NO} + 4\text{H}_2\text{O} ]

8. Проверяем баланс атомов:

   • Медь: (3\text{Cu}) слева и (3\text{Cu}) справа.
   • Азот: (8\text{N}) слева ((8\text{HNO}_3)) и (6\text{N}) справа (в (3\text{Cu(NO}_3\text{)}_2) и (2\text{NO})).
   • Кислород: (24\text{O}) слева ((24\text{O}) в (8\text{HNO}_3)) и (24\text{O}) справа ((18\text{O}) в (3\text{Cu(NO}_3\text{)}_2) и (2\text{NO}) и (4\text{H}_2\text{O})).
   • Водород: (8\text{H}) слева (в (8\text{HNO}_3)) и (8\text{H}) справа (в (4\text{H}_2\text{O})).

Итоговое уравнение реакции с расставленными коэффициентами: [ \text{3Cu} + \text{8HNO}_3 \rightarrow \text{3Cu(NO}_3\text{)}_2 + \text{2NO} + \text{4H}_2\text{O} ]

Для расстановки коэффициентов методом электронного баланса необходимо сначала выразить реакции окисления и восстановления.

1. Реакция окисления: Cu -> Cu^2+ + 2e-

2. Реакция восстановления: HNO3 + 3H+ + 3e- -> NO + 2H2O

Теперь сравниваем количество передаваемых электронов в обеих реакциях и видим, что для балансировки необходимо умножить первую реакцию на 3, а вторую на 2:

3Cu -> 3Cu^2+ + 6e- 2HNO3 + 6H+ + 6e- -> 2NO + 4H2O

Теперь объединяем обе реакции и получаем окончательное уравнение:

3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O