Question

7．氟化氮（NF₃）是一種新型電子材料，它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，請根據要求回答下列問題：
（1）反應過程中，被氧化與被還原的元素的物質的量之比為1：2．
（2）寫出該反應的化學方程式
①3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF．
②若反應中生成0.2mol HNO₃，轉移的電子數目為2.408×10²³或0.4N_A個．
（3）配平并完成下列離子方程式
2 MnO₄^-+5 H₂O₂+6H⁺=2 Mn²⁺+5 O₂+8 H₂O每有1mol高錳酸根參加反應，生成2.5mol O₂．

Answer 1

分析 （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價變為+2價、+5價，則NF₃既是氧化劑又是還原劑，根據得失電子相等確定氧化劑和還原劑的物質的量之比；
（2）根據反應物、生成物書寫方程式，根據硝酸和轉移電子之間的關系式計算；
（3）根據氧化還原反應中得失電子數相等及質量守恒配平方程式；根據配平后的方程式計算出每有1mol高錳酸根參加反應生成氧氣的物質的量．

解答 解：（1）反應物是NF₃和水，生成物是HF、NO、HNO₃，該反應中N元素化合價由+3價變為+2價、+5價，根據轉移電子守恒及原子守恒配平方程式為3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃，該反應中NF₃既是氧化劑又是還原劑，氧化劑和還原劑的物質的量之比為2：1，被氧化與被還原的元素原子的物質的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（2）①反應物是NF₃和水，生成物是HF、NO、HNO₃，該反應中N元素化合價由+3價變為+2價、+5價，根據轉移電子守恒及原子守恒配平方程式為3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃，
故答案為：3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃；
②3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中硝酸和轉移電子之間的關系為1：2，所以若反應中生成0.2mol HNO₃，轉移的電子數目=0.2mol×2×N_A/mol=2.408×10²³或0.4N_A，故答案為：2.408×10²³或0.4N_A；
（3）反應中物質的化合價變化：MnO₄^-→Mn²⁺，Mn元素化合價由+7價→+2價，一個MnO₄^-得5個電子；H₂O₂→O₂，
O由-1價變成0價，一個H₂O₂分子失去2個電子，所以其最小公倍數為10，故MnO₄^-的計量數為2，雙氧水的計量數為5，然后根據原子守恒配平其它元素，配平后的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
根據反應可知，1mol高錳酸根離子完全反應生成氧氣的物質的量為：1mol×$\frac{5}{2}$=2.5mol，
故答案為：2；5；6H⁺；2；5；8；2.5．

點評 本題考查了氧化還原反應，根據反應中轉移電子配平方程式，再結合方程式中各個物理量之間的關系式計算，題目難度不大．