Решить ур-ие окислительно-восстановительной реакции Li + HNO3 = Li NO3 + NH4NO3 + H2O

Для решения уравнения окислительно-восстановительной реакции между литием (Li) и азотной кислотой (HNO3) необходимо провести несколько шагов: определить окислители и восстановители, уравновесить уравнение и проверить валентности.

1. Определение окислителей и восстановителей

В данной реакции литий (Li) выступает в роли восстановителя, так как он отдаёт электроны и окисляется. Азотная кислота (HNO3) содержит азот, который может быть как в степени окисления +5 (в нитрате, NO3^-) так и в степени окисления -3 (в аммонийном ионе, NH4^+). В процессе реакции нитрат-ион восстанавливается до аммонийного иона.

2. Запись полууреагнений

Окисление лития: [ \text{Li} \rightarrow \text{Li}^+ + e^- ]

Восстановление азота: Для восстановления азота из +5 до -3, можно записать: [ \text{NO}_3^- + 8 \text{H}^+ + 6 e^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + 2 \text{H}_2\text{O} ]

3. Уравновешивание

Теперь нужно составить полное уравнение реакции. Для этого нужно найти подходящие коэффициенты, чтобы количество электронов, отданных литиями, совпадало с количеством электронов, принятых азотными ионами. В нашем случае общее количество лития равно 6, чтобы сбалансировать уменьшение степени окисления от +5 до -3 (на 8 электронов):

1. У нас 6 атомов лития, значит: [ 6 \text{Li} \rightarrow 6 \text{Li}^+ + 6 e^- ]

2. Теперь для восстановления 6 молекул NO3^- (по 6 e^- на каждую): [ 6 \text{NO}_3^- + 48 \text{H}^+ + 36 e^- \rightarrow 6 \text{NH}_4^+ + 12 \text{H}_2\text{O} ]

4. Полное уравнение реакции

Теперь мы можем записать полное уравнение с учетом всех компонентов: [ 6 \text{Li} + 6 \text{HNO}_3 \rightarrow 6 \text{LiNO}_3 + 3 \text{NH}_4\text{NO}_3 + 3 \text{H}_2\text{O} ]

5. Проверка уравнения

Теперь проверим баланс по каждому элементу:

• Li: 6 слева и 6 справа.
• N: 6 (из HNO3) = 6 (из LiNO3) + 3 (из NH4NO3) (всего 9 справа).
• H: 6 (из HNO3) = 12 (из NH4NO3) + 6 (из H2O) (всего 18 справа).
• O: 6 (из HNO3) = 6 (из LiNO3) + 6 (из H2O) (всего 12 справа).

Таким образом, все элементы сбалансированы.

Заключение

В результате реакции лития с азотной кислотой образуются нитрат лития, нитрат аммония и вода. Это уравнение демонстрирует как окислительно-восстановительные реакции могут приводить к образованию различных продуктов, в зависимости от условий реакции и используемых реагентов.

Чтобы решить уравнение окислительно-восстановительной реакции, нужно определить, какие вещества окисляются и восстанавливаются, а затем сбалансировать реакцию. Давайте решим это подробно шаг за шагом.

1. Запишем уравнение реакции:

Li + HNO₃ → LiNO₃ + NH₄NO₃ + H₂O.

2. Определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах:

• Литий (Li): в элементарной форме (0) → в составе нитрата лития (LiNO₃) имеет степень окисления +1.
• Азот в HNO₃: в нитрате (NO₃⁻) степень окисления азота +5.
• Азот в NH₄NO₃:
  • В аммоний-ионе (NH₄⁺) азот имеет степень окисления -3.
  • В нитрат-ионе (NO₃⁻) степень окисления азота +5.

3. Обозначим, что происходит с элементами:

1. Литий (Li):

   • Окисляется: Li (0) → Li⁺ (+1).
   • Это процесс окисления. Литий теряет электрон.

2. Азот из HNO₃:

   • Частично восстанавливается: N(+5) → N(-3) (в NH₄⁺).
   • Это процесс восстановления, так как азот принимает электроны.

4. Сравним число электронов:

• Литий при окислении теряет 1 электрон.
• Азот при восстановлении из +5 до -3 принимает 8 электронов (один атом восстанавливается, но в процессе участвует 8 атомов водорода в составе аммония).

5. Составляем электронный баланс:

Уравняем количество отданных и принятых электронов:

• Литий (Li): 1 электрон (отдан).
• Азот (N): 8 электронов (принято).

Чтобы сбалансировать, нам нужно 8 атомов лития, чтобы отдать 8 электронов. Таким образом, коэффициент перед Li будет 8.

6. Уравниваем реакцию:

Теперь добавим коэффициенты и подгоним все вещества. Уравнение выглядит так:

8Li + 10HNO₃ → 8LiNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

7. Проверим баланс атомов:

• Литий (Li): 8 слева, 8 справа — уравнено.
• Азот (N):
  • В HNO₃: 10 атомов.
  • В продуктах: 8 (в 8LiNO₃) + 2 (NH₄NO₃) = 10 — уравнено.
• Водород (H):
  • В HNO₃: 10 атомов.
  • В продукции: 4 (NH₄⁺) + 6 (в 3H₂O) = 10 — уравнено.
• Кислород (O):
  • В HNO₃: 30 атомов.
  • В продуктах: 24 (в 8LiNO₃) + 6 (в NH₄NO₃) = 30 — уравнено.

8. Ответ:

Сбалансированное уравнение реакции:

8Li + 10HNO₃ → 8LiNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

9. Объяснение химической сути:

• Литий (Li) — активный металл, взаимодействует с азотной кислотой (HNO₃), окисляясь до нитрата лития (LiNO₃).
• В процессе азотная кислота частично восстанавливается: часть нитрат-ионов (NO₃⁻) превращается в аммоний-ион (NH₄⁺), что порождает NH₄NO₃ (нитрат аммония).