Question

18．（1）请按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式
①物质的量之比为2：5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N₂O，反应结束后锌没有剩余，写出该反应的化学方程式4Zn+10HNO₃（一般稀）=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O
②ClO₂常用于水的净化，工业上可用Cl₂氧化Na ClO₂溶液制取ClO₂．写出该反应的离子方程式：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-
③Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
④NaBH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应达到NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑
（2）四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛，是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具．水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应是3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O．请回答下列问题．
（1）水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应中，还原剂是Fe²⁺和S₂O₃^2-．反应的化学方程式中x=4．
（2）每生成1mol Fe₃O₄，反应转移的电子为4mol，被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为0.5mol．

Answer 1

分析 （1）①锌与稀硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性，根据原子守恒和电子守恒规律来解答；
②Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被还原为氯离子；
③Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，则氯气被还原为氯离子；
④据NaBH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，可知H元素化合价由-1价、+1价变为0价，再结合转移电子守恒书写化学方程式；
（2）从电荷守恒的角度分析，可配平反应的离子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反应中3Fe²⁺→Fe₃O₄，当3molFe²⁺参加反应时，有2molFe²⁺化合价升高，反应中Fe和S元素的化合价升高，被氧化，O₂为氧化剂．

解答 解：（1）①锌与稀硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性，根据原子守恒和电子守恒，2mol锌失去4mol电子，生成2mol锌离子，由于生成硝酸锌，则其结合的硝酸根离子是4mol，则剩余的1mol的硝酸被还原为N₂O就得到4mol电子，硝酸也全部反应，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1：4，即4Zn+10HNO₃（一般稀）=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O，故答案为：4Zn+10HNO₃（一般稀）=4Zn（NO₃）₂+N₂O↑+5H₂O；
②Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被还原为氯离子，1个氯气分子反应得到2个电子，因此离子方程式为：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-；故答案为：Cl₂+2ClO₂ ^-=2Cl^-+2ClO₂^-；
③Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，则氯气被还原为氯离子，离子反应为S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺，
故答案为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
④NaBH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，所以NaBH₄与H₂O发生归中反应，生成NaBO₂和氢气，H元素化合价由-1价、+1价变为0价，依据得失电子守恒可知：NaBH₄的系数为1，H₂O的系数为2，依据原子个数守恒，反应方程式：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
故答案为：NaBH₄+2H₂O=NaBO₂+4H₂↑；
（2）①反应中Fe元素化合价部分升高为+3价，S元素化合价由+2价升高到+2.5价，则还原剂是Fe²⁺和S₂O₃^2-；由电荷守恒可知，（+2）×3+（-2）×2+x×（-1）=-2，则x=4，故答案为：Fe²⁺和S₂O₃^2-；4；
②Fe、S元素的化合价升高，O元素的化合价降低，由反应可知，该反应转移4e^-，所以每生成1mol Fe₃O₄，由O元素的化合价变化可知，转移电子为1mol×2×[0-（-2）]=4mol，每生成1mol Fe₃O₄，消耗3molFe²⁺，其中有2molFe²⁺被氧化生成+3价，则被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为$\frac{2}{2×（2-0）}$mol=0.5mol，
故答案为：4；0.5．

点评 本题考查了物质的量的有关计算和根据得失电子数守恒来解题，难度适中，注意电子守恒思想在氧化还原反应中的运用．