Однако, как народ ни старался прикрыть воронками стаканы, неизменно получали бурую муть. Окислялось, хоть ты тресни. Ну мы и решили послать методичку куда подальше, притащили спирта и снега с солью, сделали охлаждающую смесь и высадили спиртом наш Fe(NO3)2*6H2O. Чистенький получился, почти белый, с оттенком зелёного яблока!
Собственно, прошло с тех пор Nное количество лет, и решил я привести уже своим ученикам этот пример на одном из уроков. Рассказываю, ну и уравнение реакции пишу - мол, окисляется у нас железо нитратом в растворе при кипячении (я не стал заморачиваться по поводу основных солей и на тему разнообразия продуктов восстановления нитрата):
Fe(NO3)2 + H2O --> Fe(NO3)3 + Fe(OH)3 + NO
И предложил им самим расставить коэффициенты.
Не смог никто.
Собственно, я смекнул, в чём дело: тут и азот, который окислитель, расползается на два вещества, и железо, которое восстановитель, расползается на два вещества. С таким они ещё не сталкивались. А поступить здесь надо было вот как.
(прежде чем читать дальше, попробуйте коэффициенты расставить самостоятельно: получите удовольствие!)
* * * * * * *
В начале, как обычно, составляем электронный баланс:
Fe(+2) - e- = Fe(+3)
N(+5) + 3e- = N(+2)
Получаем, что на один азот должно приходиться три атома железа. Но у нас на одно железо - два азота.
Куда поставить коэффициент 3?
А вот куда.
Электронный баланс состоит в том, чтобы число электронов, потерянных при окислении, равнялось числу электронов, полученных при восстановлении. Т.е. это следствие закона сохранения электронов. Поэтому наше соотношение 3:1 - это соотношение восстановившегося азота и окислившегося железа.
Всё железо, которое окисляется, у нас заключено в нитрате железа (II). Поэтому тройку мы ставим именно перед ним. Нитрат железа (III) содержит не всё окислившееся железо, и гидроксид железа содержит его не всё. Соотношение нитрата и гидроксида нам неизвестно, поэтому коэффициенты перед ними ставить пока нельзя.
Весь азот, который восстанавливается, у нас превратился в NO. Поэтому единицу мы ставим именно перед ним. Нитрат железа (II) содержит азот, не участвующий в окислении; азот в нитрате железа (III) вообще никаким боком к электронному балансу не относится.
3Fe(NO3)2 + H2O --> Fe(NO3)3 + Fe(OH)3 + 1NO
Далее. Количество атомов азота во всех веществах, кроме NO, делится на три. Это говорит о том, что коэффициент при NO также должен делиться на три. Поэтому мы утраиваем его, а вместе с ним - и коэффициент при Fe(NO3)2, поскольку они связаны соотношением 1:3, полученным из баланса:
9Fe(NO3)2 + H2O --> Fe(NO3)3 + Fe(OH)3 + 3NO
Ну а теперь дело техники. Из 18 атомов азота только 3 потратилось на окисление и превратилось в NO; следовательно, остальные 15 содержатся в нитрате железа (III), и коэффициент перед этим веществом - 5.
9Fe(NO3)2 + H2O --> 5Fe(NO3)3 + Fe(OH)3 + 3NO
Из девяти атомов железа 5 ушли в нитрат, значит остальные 4 - в гидроксид. А в четырёх гидроксидах 12 водородов, для которых нужно 6 молекул воды:
9Fe(NO3)2 + 6H2O == 5Fe(NO3)3 + 4Fe(OH)3 + 3NO
Финита ля комедия.
P.S. Возможно, содержание этого поста не совсем соответствует тематике подфорума. Однако его аудиторию большей частью составляют преподаватели и ученики, и я считаю, что этот наглядный и показательный пример вполне может быть использован как первыми в качестве иллюстративного материала, так и вторыми в качестве подспорья по электронному балансу.
