Question

某反應(yīng)池中，發(fā)生“生物硝化過(guò)程”，利用O2將N

H

+ 4

氧化成N

O

- 3

，如果不考慮反應(yīng)過(guò)程中硝化細(xì)菌的增殖，其凈反應(yīng)如下式所示：

1NH₄⁺

+

2O₂

硝化細(xì)菌

1NO₃^-

+

2H⁺

+

1H₂O

（1）完成上述反慶的離子方程式并配平，將系數(shù)填入方框中．
（2）將銨態(tài)氮中的1mg氮轉(zhuǎn)化成硝酸根中的氮，需氧氣

4.57

mg．（精確0.01）
（3）取100mL完全反應(yīng)后溶液，加入19.2g銅粉及一定量的稀硫酸，恰好完全反應(yīng)（假設(shè)還原產(chǎn)物全部是NO氣體），則原溶液中N

H

+ 4

的濃度為

2

mol/L．（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變）

Answer 1

分析：（1）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(yīng)中NH₄⁺→NO₃^-，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為+5價(jià)，化合價(jià)總共升高8價(jià)，O₂→

-2

O

，O元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-2價(jià)，化合價(jià)總共降低4價(jià)，根據(jù)化合價(jià)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．
（2）銨態(tài)氮中的1mg氮，則NH₄⁺的質(zhì)量為1mg×

18

14

，根據(jù)（1）的離子方程式計(jì)算需要氧氣的質(zhì)量．
（3）反應(yīng)中NO₃^-→NO，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+2價(jià)，Cu→Cu₂⁺，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+2價(jià)，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=

n

V

計(jì)算．

解答：解：（1）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(yīng)中NH₄⁺→NO₃^-，N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高為+5價(jià)，化合價(jià)總共升高8價(jià)，O₂→

-2

O

，O元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-2價(jià)，化合價(jià)總共降低4價(jià)，根據(jù)化合價(jià)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．
（2）令需要氧氣的質(zhì)量為x，則：
       NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O．
     18g    64g
  1mg×

18

14

   x
所以x=

64g

18g

×1mg×

18

14

=4.57g
故答案為：4.57．
（3）反應(yīng)中NO₃^-→NO，N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+2價(jià)，Cu→Cu₂⁺，Cu元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+2價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2n（Cu）=3n（NO₃^-）=

19.2g

64g/mol

×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

0.2mol

0.1L

=2mol/L．
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：考查氧化還原反應(yīng)的配平、根據(jù)方程式的計(jì)算、物質(zhì)的量濃度計(jì)算等，難度中等，根據(jù)守恒判斷其它生成物是解題的關(guān)鍵．掌握化合價(jià)升降法配平氧化還原反應(yīng)方程式．