Question

4．氮是一種重要的非金屬元素，可以形成多種不同類型的化合物，請根據要求回答下列問題：
（1）N_A表示阿伏加德羅常數的數值，69gNO₂和N₂O₄的混合氣體中含有3個氧原子；2L 0.6mol/LFe（NO₃）₃溶液中含3.6個NO₃^-離子．
（2）三氟化氮（NF₃）是一種無色，無味的氣體，它是微電子工業(yè)技術的關鍵原料之一，三氟化氮在潮濕的空氣中與水蒸氣能發(fā)生氧化還原反應，其反應的產物有：HF、NO和HNO₃，
①寫出該反應的化學方程式3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF．若反應中生成0.15mol HNO₃，轉移的電子數目為0.3N_A或1.806×10²³個．
②三氟化氮可由氨氣和氟氣反應得到：4NH₃+3F₂═NF₃+3NH₄F；據題意推測NF₃，F₂，NO三種氣體中，氧化性由強到弱的順序為F₂、NF₃、NO
③NF₃是一種無色、無臭的氣體，一旦NF₃泄漏，可以用NaOH溶液噴淋的方法減少污染，其產物除NaNO₂、NaF、
H₂O外，還肯定有NaNO₃（填化學式）．
（3）氨和聯(lián)氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，制備聯(lián)氨可用丙酮為催化劑，將次氯酸鈉與氨氣反應，該反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為2：1，寫出該反應的化學方程式NaClO+2NH₃$\frac{\underline{\;丙酮\;}}{\;}$N₂H₄+NaCl+H₂O．

Answer 1

分析 （1）NO₂和N₂O₄的最簡式相同，可以將N₂O₄視作NO₂，69g NO₂和N₂O₄的混合氣體相當于n（NO₂）=$\frac{69g}{46g/mol}$=1.5mol，該混合物中N（O）=2n（NO₂）N_A；n[Fe（NO₃）₃]=0.6mol/L×2L=1.2mol，根據N原子守恒計算NO₃^-個數；
（2）①根據反應物、生成物書寫方程式，該反應中N元素化合價由+3價變?yōu)?2價、+5價，結合電子、原子守恒分子；根據硝酸和轉移電子之間的關系式計算；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F元素的化合價降低，氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性；
③從質量守恒的角度判斷，NF₃與H₂O反應產生HNO₃，HNO₃和NaOH反應必生成NaNO₃；
（3）次氯酸鈉與氨氣反應，丙酮作催化劑，根據NaClO氧化NH₃可以得到肼來書寫方程式．

解答 解：（1）NO₂和N₂O₄的最簡式相同，可以將N₂O₄視作NO₂，69g NO₂和N₂O₄的混合氣體相當于n（NO₂）=$\frac{69g}{46g/mol}$=1.5mol，該混合物中N（O）=2n（NO₂）N_A=2×1.5mol×N_A/mol=3N_A；
n[Fe（NO₃）₃]=0.6mol/L×2L=1.2mol，根據N原子守恒得N（NO₃^-）=n（NO₃^-）N_A=3n[Fe（NO₃）₃]N_A=3×1.2mol×N_A/mol=3.6N_A；
故答案為：3；3.6；
（2）①三氟化氮在潮濕的空氣中與水蒸氣能發(fā)生氧化還原反應，其反應的產物有：HF、NO和HNO₃，N元素化合價由+3價變?yōu)?2價、+5價，由電子、原子守恒可知反應為3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF，由氧化劑的氧化性大于還原產物的氧化性可知，氧化性為NF₃＞NO；3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中，生成1molHNO₃和轉移電子2mol，所以若反應中生成0.15mol HNO₃，轉移的電子數目=0.15mol×2×N_A/mol=0.3N_A或1.806×10²³
故答案為：3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF；0.3N_A或1.806×10²³；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F元素的化合價降低，F₂為氧化劑，氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性，則氧化性為F₂＞NF₃，3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中氧化性NF₃＞NO，氧化性強弱順序是F₂、NF₃、NO，故答案為：F₂、NF₃、NO；
③NF₃與H₂O反應產生HNO₃，HNO₃和NaOH反應必生成NaNO₃，故答案為：NaNO₃；
（3）制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為2：1，制得肼的稀溶液，反應為NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl，
故答案為：NaClO+2NH₃$\frac{\underline{\;丙酮\;}}{\;}$N₂H₄+NaCl+H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的氧化還原反應、電子守恒及元素的化合價變化為解答的關鍵，側重分析與計算能力的綜合考查，題目難度中等．