Question

（2012?上海模擬）某反應池中，發生“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：

NH₄⁺

+

2O₂

硝化細菌

NO₃^-

+

2H⁺

+

H₂O

完成上述反應的離子方程式并配平，將系數填入方框中，并標出電子的轉移方向和數目．
（1）反應中，還原劑是

NH₄⁺

，被還原的元素是

O₂中的O

．
（2）將銨態氮中的lmg氮轉化成硝酸根中的氮，需氧氣

4.57

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（假設還原產物全部是NO氣體），則原溶液中NH₄⁺的濃度為

2

mol/L．（假設反應前后溶液的體積不變）

Answer 1

分析：由信息可知，O₂將NH₄⁺氧化為NO₃^-，根據電荷守恒可知，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→

-2

O

，O元素化合價由0價降低為-2價，化合價總共降低4價，根據化合價升降相等可知，NH₄⁺系數為1，O₂系數為2，根據N元素是可知NO₃^-系數為1，根據電荷守恒可知H⁺系數為2，根據元素守恒可知還生成H₂O，其系數為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）銨態氮中的1mg氮，則NH₄⁺的質量為1mg×

18

14

，根據（1）的離子方程式計算需要氧氣的質量；
（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，根據電子轉移守恒有2n（Cu）=3n（NO₃^-），根據N元素守恒有n（NH₄⁺）=n（NO₃^-），再根據c=

n

V

計算；

解答：解：由信息可知，O₂將NH₄⁺氧化為NO₃^-，根據電荷守恒可知，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→

-2

O

，O元素化合價由0價降低為-2價，化合價總共降低4價，根據化合價升降相等可知，NH₄⁺系數為1，O₂系數為2，根據N元素是可知NO₃^-系數為1，根據電荷守恒可知H⁺系數為2，根據元素守恒可知還生成H₂O，其系數為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→

-2

O

，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，電子由氮元素轉移給氧元素，轉移8個電子，
故答案為：NH₄⁺；O₂中的O；；
（2）令需要氧氣的質量為x，則：
       NH₄⁺+2O₂=NO₃^-+2H⁺+H₂O．
       18g    64g
     1mg×

18

14

  x
所以x=

64g

18g

×1mg×

18

14

=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，根據電子轉移守恒有2n（Cu）=3n（NO₃^-）=

19.2g

64g/mol

×2=0.6mol，所以n（（NO₃^-）=0.2mol，根據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；

點評：本題考查氧化還原反應的配平、根據方程式的計算、物質的量濃度計算等，根據守恒判斷其它生成物是解題的關鍵．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．