Question

18．（1）請按要求寫出下列反應的化學方程式或離子方程式
①物質(zhì)的量之比為2：5的鋅與稀硝酸反應，若硝酸被還原的產(chǎn)物為N₂O，反應結(jié)束后鋅沒有剩余，寫出該反應的化學方程式4Zn+10HNO₃（一般�。�=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O
②ClO₂常用于水的凈化，工業(yè)上可用Cl₂氧化Na ClO₂溶液制取ClO₂．寫出該反應的離子方程式：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-
③Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，常用作脫氯劑，該反應的離子方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
④NaBH₄是一種重要的儲氫載體，能與水反應達到NaBO₂，且反應前后B的化合價不變，該反應的化學方程式為NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
（2）四氧化三鐵（Fe₃O₄）磁性納米顆粒穩(wěn)定、容易生產(chǎn)且用途廣泛，是臨床診斷、生物技術和環(huán)境化學領域多種潛在應用的有力工具．水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應是3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O．請回答下列問題．
（1）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應中，還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-．反應的化學方程式中x=4．
（2）每生成1mol Fe₃O₄，反應轉(zhuǎn)移的電子為4mol，被Fe²⁺還原的O₂的物質(zhì)的量為0.5mol．

Answer 1

分析 （1）①鋅與稀硝酸反應時硝酸既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性，根據(jù)原子守恒和電子守恒規(guī)律來解答；
②Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被還原為氯離子；
③Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，則氯氣被還原為氯離子；
④據(jù)NaBH₄是一種重要的儲氫載體，能與水反應生成NaBO₂，且反應前后B的化合價不變，可知H元素化合價由-1價、+1價變?yōu)?價，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒書寫化學方程式；
（2）從電荷守恒的角度分析，可配平反應的離子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反應中3Fe²⁺→Fe₃O₄，當3molFe²⁺參加反應時，有2molFe²⁺化合價升高，反應中Fe和S元素的化合價升高，被氧化，O₂為氧化劑．

解答 解：（1）①鋅與稀硝酸反應時硝酸既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性，根據(jù)原子守恒和電子守恒，2mol鋅失去4mol電子，生成2mol鋅離子，由于生成硝酸鋅，則其結(jié)合的硝酸根離子是4mol，則剩余的1mol的硝酸被還原為N₂O就得到4mol電子，硝酸也全部反應，則該反應中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比是1：4，即4Zn+10HNO₃（一般�。�=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，故答案為：4Zn+10HNO₃（一般�。�=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O；
②Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被還原為氯離子，1個氯氣分子反應得到2個電子，因此離子方程式為：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-；故答案為：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-；
③Na₂S₂O₃還原性較強，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，則氯氣被還原為氯離子，離子反應為S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案為：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
④NaBH₄是一種重要的儲氫載體，能與水反應生成NaBO₂，且反應前后B的化合價不變，所以NaBH₄與H₂O發(fā)生歸中反應，生成NaBO₂和氫氣，H元素化合價由-1價、+1價變?yōu)?價，依據(jù)得失電子守恒可知：NaBH₄的系數(shù)為1，H₂O的系數(shù)為2，依據(jù)原子個數(shù)守恒，反應方程式：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
故答案為：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
（2）①反應中Fe元素化合價部分升高為+3價，S元素化合價由+2價升高到+2.5價，則還原劑是Fe²⁺和S₂O₃^2-；由電荷守恒可知，（+2）×3+（-2）×2+x×（-1）=-2，則x=4，故答案為：Fe²⁺和S₂O₃^2-；4；
②Fe、S元素的化合價升高，O元素的化合價降低，由反應可知，該反應轉(zhuǎn)移4e^-，所以每生成1mol Fe₃O₄，由O元素的化合價變化可知，轉(zhuǎn)移電子為1mol×2×[0-（-2）]=4mol，每生成1mol Fe₃O₄，消耗3molFe²⁺，其中有2molFe²⁺被氧化生成+3價，則被Fe²⁺還原的O₂的物質(zhì)的量為$\frac{2}{2×（2-0）}$mol=0.5mol，
故答案為：4；0.5．

點評 本題考查了物質(zhì)的量的有關計算和根據(jù)得失電子數(shù)守恒來解題，難度適中，注意電子守恒思想在氧化還原反應中的運用．