Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 125.
W tlenie amoniak spala się żółtawym płomieniem, dając wodę i azot. Zmiana entalpii zmierzona w warunkach standardowych towarzysząca tej reakcji wynosi Δ H° = −903 kJ ⋅ mol−1. W obecności katalizatora platynowego amoniak spala się do tlenku azotu(II) i wody, a zmiana entalpii towarzysząca tej reakcji wynosi Δ H° = −1260 kJ ⋅ mol−1. Reakcję tę przeprowadza się na skalę przemysłową.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2002, s. 651.
Zapisz w postaci cząsteczkowej równanie reakcji przebiegającej podczas spalania amoniaku w tlenie bez użycia katalizatora platynowego.
Rozwiązanie
Prawidłowa odpowiedź
4NH3 +3O2 → 2N2 + 6H2O
Wskazówki
Należy zwrócić uwagę na to, że reakcja spalania amoniaku w tlenie jest reakcją typu utleniania i redukcji. Zatem najłatwiej wykonać bilansowanie tego równania, stosując metodę bilansu elektronowego, zapisujemy poszczególne indywidua chemiczne z uwzględnieniem ich stopnia utlenienia:
proces utleniania: 2 –IIIN → 20N2 + 6e–,
proces redukcji: 0O2 + 4e– → 2–IIO
Następnie wyznaczamy najmniejszą wspólną wielokrotność liczby elektronów oddanych i pobranych, czyli liczby 6 i 4. Jest nią liczba 12. Mnożymy równanie procesu utleniania przez 2 (aby uzyskać 12 elektronów oddanych), a równanie procesu redukcji przez 3 (aby otrzymać 12 elektronów pobranych) i dodajemy stronami oba równania, otrzymując żądane współczynniki:
Po przekształceniu tego formalnego zapisu do postaci cząsteczkowej, otrzymujemy ostateczną formę cząsteczkową równania:
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O.
