Question

某反應池中，發(fā)生“生物硝化過程”，利用O₂將NH₄⁺氧化成NO₃^-，如果不考慮過程中硝化細菌的增殖，其凈反應如下式所示：
______+____________+______+______
完成上述反應的離子方程式并配平，將系數(shù)填入方框中，并標出電子的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目．
（1）反應中，還原劑是______，被還原的元素是______．
（2）將銨態(tài)氮中的lmg氮轉(zhuǎn)化成硝酸根中的氮，需氧氣______mg．（精確到0.01）
（3）取100mL完全反應以后的溶液，加入19.2g銅粉及一定量的稀硫酸，恰好完全反應（假設(shè)還原產(chǎn)物全部是NO氣體），則原溶液中NH₄⁺的濃度為______mol/L．（假設(shè)反應前后溶液的體積不變）

Answer 1

解：由信息可知，O₂將NH₄⁺氧化為NO₃^-，根據(jù)電荷守恒可知，還生成H⁺，反應中NH₄⁺→NO₃^-，N元素化合價由-3價升高為+5價，化合價總共升高8價，O₂→，O元素化合價由0價降低為-2價，化合價總共降低4價，根據(jù)化合價升降相等可知，NH₄⁺系數(shù)為1，O₂系數(shù)為2，根據(jù)N元素是可知NO₃^-系數(shù)為1，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為2，根據(jù)元素守恒可知還生成H₂O，其系數(shù)為1，所以離子方程式為NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O．
故答案為：1NH₄⁺、2O₂；1NO₃^-、2H⁺、1H₂O；
（1）在氧化還原反應中，化合價升高的元素被氧化發(fā)生氧化反應，元素化合價降低的元素被還原，該反應中反應中NH₄⁺→NO₃^-，N元素化合價由-3價升高為+5價，NH₄⁺為還原劑，O₂→，O元素化合價由0價降低為-2價，被還原的元素是O₂中的O，電子由氮元素轉(zhuǎn)移給氧元素，轉(zhuǎn)移8個電子，
故答案為：NH₄⁺；O₂中的O；；
（2）令需要氧氣的質(zhì)量為x，則：
NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O．
18g 64g
1mg× x
所以x=×1mg×=4.57mg
故答案為：4.57；
（3）反應中NO₃^-→NO，N元素化合價由+5價降低為+2價，Cu→Cu₂⁺，Cu元素化合價由0價升高為+2價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2n（Cu）=3n（NO₃^-）=×2=0.6mol，所以n（（NO₃^-）=0.2mol，根據(jù)N元素守恒有n（NH₄⁺）=n（NO₃^-）=0.2mol，所以原溶液中NH₄⁺的濃度為=2mol/L．
故答案為：2；
分析：由信息可知，O₂將NH₄⁺氧化為NO₃^-，根據(jù)電荷守恒可知，還生成H⁺，反應中NH₄⁺→NO₃^-，N元素化合價由-3價升高為+5價，化合價總共升高8價，O₂→，O元素化合價由0價降低為-2價，化合價總共降低4價，根據(jù)化合價升降相等可知，NH₄⁺系數(shù)為1，O₂系數(shù)為2，根據(jù)N元素是可知NO₃^-系數(shù)為1，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為2，根據(jù)元素守恒可知還生成H₂O，其系數(shù)為1．
（1）元素的化合價升高為還原劑，元素的化合價降低被還原，以此來解答；
（2）銨態(tài)氮中的1mg氮，則NH₄⁺的質(zhì)量為1mg×，根據(jù)（1）的離子方程式計算需要氧氣的質(zhì)量；
（3）反應中NO₃^-→NO，N元素化合價由+5價降低為+2價，Cu→Cu₂⁺，Cu元素化合價由0價升高為+2價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2n（Cu）=3n（NO₃^-），根據(jù)N元素守恒有n（NH₄⁺）=n（NO₃^-），再根據(jù)c=計算；
點評：本題考查氧化還原反應的配平、根據(jù)方程式的計算、物質(zhì)的量濃度計算等，根據(jù)守恒判斷其它生成物是解題的關(guān)鍵．掌握化合價升降法配平氧化還原反應方程式，題目難度中等．