Einordnung
Diese Aufgabe war eine kleine Teilaufgabe der Abituraufgabe "Blausäure - schwache Säure, starkes Gift" von 2021 in NRW.
Blausäure HCN wird industriell u.a. nach dem Adrussow-Verfahren synthetisiert. Dieses Verfahren st nach seinem Erfinder, dem deutschen Chemie-Ingenieur Leonid Andrussow (1896-1988), benannt.
Die Reaktion eines Gemischs von Ammoniak und Methan an Platin-Netzen unter gleichzeitigem Einblasen von reinem Sauerstoff ist stark exotherm und führt bei hohen Temperaturen zu Cyanwasserstoff und Wasser.
Wir wollen hier einmal die nicht ganz einfache Reaktionsgleichung schrittweise entwickeln.
Die Ausgangsstoffe sind Methan CH4, Ammoniak NH3 und Sauerstoff O2, die Reaktionsprodukte sind Blausäure HCN und Wasser H2O. Wir notieren also zunächst einmal sehr provisorisch:
$CH_4 + NH_3 + O_2 \to HCN + H_2O$
Das kommt natürlich vorne und hinten noch nicht hin. Die Kohlenstoff-Bilanz stimmt allerdings schon, die Stickstoff-Bilanz ebenfalls. Allerdings haben wir auf der linken Seite der "Gleichung" sieben H-Atome, rechts aber nur 3. Außerdem finden wir links zwei O-Atome, rechts aber nur eines.
Daher verdoppelt wir einmal das gebildete Wasser:
$CH_4 + NH_3 + O_2 \to HCN + 2 \ H_2O$
Das sieht schon etwas besser aus. Die Sauerstoff-Bilanz stimmt mit 2 : 2, aber die Wasserstoff-Bilanz ist mit 7:5 immer noch nicht ausgeglichen. Also geben wir auf der Produkt-Seite noch ein H2O-Molekül dazu:
$CH_4 + NH_3 + O_2 \to HCN + 3 \ H_2O$
Jetzt ist die Wasserstoff-Bilanz mit 7:7 ausgeglichen, auf der Produktseite fehlt aber noch ein O-Atom. Daher führen wir eine erneute Korrektur durch:
$CH_4 + NH_3 + 1,5 O_2 \to HCN + 3 \ H_2O$
Jetzt ist die Bilanz für alle Atome ausgeglichen, aber die Gleichung sieht noch nicht "schön" aus (wegen der 1,5 O2). Also verdoppeln wir alles und erhalten:
$2 \ CH_4 + 2 \ NH_3 + 3 \ O_2 \to 2 \ HCN + 6 \ H_2O$
Damit hätten wir die Reaktionsgleichung der Blausäure-Synthese vollständig aufgestellt.