Question

4．氮是一种重要的非金属元素，可以形成多种不同类型的化合物，请根据要求回答下列问题：
（1）N_A表示阿伏加德罗常数的数值，69gNO₂和N₂O₄的混合气体中含有3个氧原子；2L 0.6mol/LFe（NO₃）₃溶液中含3.6个NO₃^-离子．
（2）三氟化氮（NF₃）是一种无色，无味的气体，它是微电子工业技术的关键原料之一，三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有：HF、NO和HNO₃，
①写出该反应的化学方程式3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF．若反应中生成0.15mol HNO₃，转移的电子数目为0.3N_A或1.806×10²³个．
②三氟化氮可由氨气和氟气反应得到：4NH₃+3F₂═NF₃+3NH₄F；据题意推测NF₃，F₂，NO三种气体中，氧化性由强到弱的顺序为F₂、NF₃、NO
③NF₃是一种无色、无臭的气体，一旦NF₃泄漏，可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染，其产物除NaNO₂、NaF、
H₂O外，还肯定有NaNO₃（填化学式）．
（3）氨和联氨（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，制备联氨可用丙酮为催化剂，将次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，写出该反应的化学方程式NaClO+2NH₃$\frac{\underline{\;丙酮\;}}{\;}$N₂H₄+NaCl+H₂O．

Answer 1

分析 （1）NO₂和N₂O₄的最简式相同，可以将N₂O₄视作NO₂，69g NO₂和N₂O₄的混合气体相当于n（NO₂）=$\frac{69g}{46g/mol}$=1.5mol，该混合物中N（O）=2n（NO₂）N_A；n[Fe（NO₃）₃]=0.6mol/L×2L=1.2mol，根据N原子守恒计算NO₃^-个数；
（2）①根据反应物、生成物书写方程式，该反应中N元素化合价由+3价变为+2价、+5价，结合电子、原子守恒分子；根据硝酸和转移电子之间的关系式计算；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F元素的化合价降低，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；
③从质量守恒的角度判断，NF₃与H₂O反应产生HNO₃，HNO₃和NaOH反应必生成NaNO₃；
（3）次氯酸钠与氨气反应，丙酮作催化剂，根据NaClO氧化NH₃可以得到肼来书写方程式．

解答 解：（1）NO₂和N₂O₄的最简式相同，可以将N₂O₄视作NO₂，69g NO₂和N₂O₄的混合气体相当于n（NO₂）=$\frac{69g}{46g/mol}$=1.5mol，该混合物中N（O）=2n（NO₂）N_A=2×1.5mol×N_A/mol=3N_A；
n[Fe（NO₃）₃]=0.6mol/L×2L=1.2mol，根据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；
故答案为：3；3.6；
（2）①三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有：HF、NO和HNO₃，N元素化合价由+3价变为+2价、+5价，由电子、原子守恒可知反应为3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF，由氧化剂的氧化性大于还原产物的氧化性可知，氧化性为NF₃＞NO；3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中，生成1molHNO₃和转移电子2mol，所以若反应中生成0.15mol HNO₃，转移的电子数目=0.15mol×2×N_A/mol=0.3N_A或1.806×10²³
故答案为：3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF；0.3N_A或1.806×10²³；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F元素的化合价降低，F₂为氧化剂，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性为F₂＞NF₃，3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中氧化性NF₃＞NO，氧化性强弱顺序是F₂、NF₃、NO，故答案为：F₂、NF₃、NO；
③NF₃与H₂O反应产生HNO₃，HNO₃和NaOH反应必生成NaNO₃，故答案为：NaNO₃；
（3）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，制得肼的稀溶液，反应为NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl，
故答案为：NaClO+2NH₃$\frac{\underline{\;丙酮\;}}{\;}$N₂H₄+NaCl+H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握发生的氧化还原反应、电子守恒及元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析与计算能力的综合考查，题目难度中等．