Question

Balance the following equation using half-reaction method in the acidic medium: $Zn+NO_{3}^{-} \longrightarrow Zn^{2+}+NH_{4}^{+}$

Answer 1

Reaction skeleton

$Zn\quad +\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }\quad +\quad { NH }_{ 4 }^{ - }$

Assign oxidation number for each atom

${ Zn }^{ 0 }\quad +\quad { N }^{ +5 }{ { O }^{ -2 } }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ +22+ }\quad +\quad { N }^{ +3 }{ { H }^{ -1 } }_{ 4 }^{ - }$

Identify the redox couples

$O:\quad { Zn }^{ 0 }\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ +22+ }$

$R:\quad { N }^{ +5 }{ { O }^{ -2 } }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { N }^{ +3 }{ { H }^{ -1 } }_{ 4 }^{ - }$

Combine redox couples

$O:\quad { Zn }^{ 0 }\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ +22+ }$

$R:\quad { N }^{ +5 }{ { O }^{ -2 } }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { N }^{ +3 }{ { H }^{ -1 } }_{ 4 }^{ - }$

Balance all atoms except hydrogen and oxygen

$O:\quad Zn\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }$

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - }$

Balance oxygen atoms

$O:\quad Zn\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }$

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - } \quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

Balance hydrogen atoms

$O:\quad Zn\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }$

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + } \quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - } \quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

Balance the charge

$O:\quad Zn\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }\quad +\quad 2{ e }^{ - }$  

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + }\quad 10{ e }^{ - }\quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - }\quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

Make electron gain equivalent to electron lost

$O:\quad Zn\quad \rightarrow \quad { Zn }^{ 2+ }\quad +\quad 2{ e }^{ - }$

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + }\quad 10{ e }^{ - }\quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - }\quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

$O:\quad 5Zn\quad \rightarrow \quad 5{ Zn }^{ 2+ }\quad +\quad 10{ e }^{ - }$

$R:\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + }\quad 10{ e }^{ - }\quad \rightarrow \quad { NH }_{ 4 }^{ - }\quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

Add the half-reactions together

$5Zn\quad +\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + }\quad +\quad 10{ e }^{ - }\quad \rightarrow \quad 5{ Zn }^{ 2+ }\quad +\quad { NH }_{ 4 }^{ - }\quad +\quad 10{ e }^{ - }\quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$

Simplify the equation

$5Zn\quad +\quad { NO }_{ 3 }^{ - }\quad +\quad 10{ H }^{ + }\quad \rightarrow \quad 5{ Zn }^{ 2+ }\quad +\quad { NH }_{ 4 }^{ - }\quad +\quad 3{ H }_{ 2 }O$