Для уравнивания и составления электронно-ионной схемы реакции между магнием (Mg) и разбавленной азотной кислотой (HNO3), которая дает нитрат магния (Mg(NO3)2), нитрат аммония (NH4NO3) и воду (H2O), необходимо выполнить следующие шаги:
Запись уравнения реакции:
Mg + HNO3(разб) → Mg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
Определение степеней окисления:
- Mg (0) → Mg^2+ (+2) (окисление)
- N в HNO3 (+5) → N в NH4NO3 (-3) (восстановление)
Запись полуреакций окисления и восстановления:
Окисление: Mg^0 → Mg^2+ + 2e^–
Восстановление: N^5+ + 8e^– → N^3− (в NH4NO3)
Балансировка электронов в полуреакциях:
Окисление: Mg^0 → Mg^2+ + 2e^–
Восстановление: N^5+ + 8e^– → N^3−
Для балансировки электронов необходимо уравнять количество электронов, отданных в реакции окисления, и количество электронов, принятых в реакции восстановления. В данном случае наименьшее общее кратное для 2 и 8 будет 8.
Значит, умножаем полуреакцию окисления на 4:
4Mg^0 → 4Mg^2+ + 8e^–
Составление полной окислительно-восстановительной реакции:
4Mg^0 + N^5+ + 8e^– → 4Mg^2+ + N^3−
Но нам нужно учитывать, что HNO3 содержит атомы водорода и кислорода, которые тоже должны быть уравнены.
Полное ионное уравнение:
4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Здесь 10 молекул HNO3 обеспечивают 4 молекулы Mg(NO3)2 и 1 молекулу NH4NO3, а также 3 молекулы воды.
Проверка и корректировка уравнения:
- Атомы магния уравнены: 4 Mg
- Атомы азота: 10 (в HNO3) = 8 (в 4Mg(NO3)2) + 2 (в NH4NO3)
- Атомы водорода: 10 (в 10HNO3) = 4 (в NH4NO3) + 6 (в 3H2O)
- Атомы кислорода: 30 (в 10HNO3) = 24 (в 4Mg(NO3)2) + 3 (в NH4NO3) + 3 (в 3H2O)
Все атомы сбалансированы.
Итоговое уравнение реакции:
4Mg + 10HNO3 → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Таким образом, у нас получилась сбалансированная химическая реакция, и мы привели ее к ионной форме, которая показывает, как электроны переносятся в процессе окислительно-восстановительной реакции.