Question

6．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）已知N_A表示阿伏加德羅常數，在69g NO₂和N₂O₄的混合氣體中含有3N_A個氧原子；在2L0.6mol/LFe（NO₃）₃溶液中含3.6N_A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0.15molHNO₃，則該反應中轉移的電子數目為0.4N_A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這三種氣體中，氧化性由強到弱的順序為F₂＞NF₃＞NO．
（3）氨和聯氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，制備聯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=N₂H₄+NaCl+H₂O．

Answer 1

分析 （1）NO₂和N₂O₄的混合氣體中O元素質量分數為$\frac{32}{46}$，計算氧元素質量，再根據n=$\frac{m}{M}$計算氧原子物質的量；
根據n=cV計算硝酸鐵物質的量，硝酸根物質的量為硝酸鐵的3倍，再根據N=nN_A計算硝酸根數目；
（2）①反應中只有N元素化合價變化，由+3價升高為HNO₃中+5價，降低為NO中+2價，則NO的系數為2、HNO₃系數為1，NF₃的系數為3，結合原子守恒配平書寫方程式；根據N元素化合價變化計算轉移電子；
②氧化劑氧化性強于氧化產物氧化性；
（3）次氯酸鈉與氨氣反應生成N₂H₄，反應中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為2：1，設Cl元素在還原產物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成．

解答 解：（1）NO₂和N₂O₄的混合氣體中O元素質量分數為$\frac{32}{46}$，氧元素質量為69g×$\frac{32}{46}$=48g，氧原子物質的量為$\frac{48g}{16g/mol}$=3mol；
溶液中硝酸鐵物質的量為2L×0.6mol/L=1.2mol，硝酸根物質的量為1.2mol×3=3.6mol，NO₃^-離子數目為3.6N_A個，
故答案為：3；3.6；
（2）①反應中只有N元素化合價變化，由+3價升高為HNO₃中+5價，降低為NO中+2價，則NO的系數為2、HNO₃系數為1，NF₃的系數為3，結合原子守恒，可得化學方程式為：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，若反應中生成0.2mol HNO₃，轉移的電子數目=0.2mol×2×N_Amol^-1=0.4N_A，
故答案為：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF；0.4N_A；
②3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF中氧化劑為NF₃，NO為還原產物，氧化性NF₃＞NO，4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中氧化劑為F₂，氧化產物為NF₃，氧化性F₂＞NF₃＞NO，
故答案為：F₂＞NF₃＞NO；
（3）次氯酸鈉與氨氣反應生成N₂H₄，反應中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應中還原劑與氧化劑的物質的量之比為2：1，設Cl元素在還原產物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成，反應方程式為：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O．

點評 本題考查氧化還原反應，涉及氧化還原反應計算、配平、氧化性比較等，注意從化合價變化的角度分析氧化還原反應的有關概念和計算，注意題目給予信息的運用，難度中等．