Question

6．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）已知N_A表示阿伏加德罗常数，在69g NO₂和N₂O₄的混合气体中含有3N_A个氧原子；在2L0.6mol/LFe（NO₃）₃溶液中含3.6N_A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0.15molHNO₃，则该反应中转移的电子数目为0.4N_A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这三种气体中，氧化性由强到弱的顺序为F₂＞NF₃＞NO．
（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=N₂H₄+NaCl+H₂O．

Answer 1

分析 （1）NO₂和N₂O₄的混合气体中O元素质量分数为$\frac{32}{46}$，计算氧元素质量，再根据n=$\frac{m}{M}$计算氧原子物质的量；
根据n=cV计算硝酸铁物质的量，硝酸根物质的量为硝酸铁的3倍，再根据N=nN_A计算硝酸根数目；
（2）①反应中只有N元素化合价变化，由+3价升高为HNO₃中+5价，降低为NO中+2价，则NO的系数为2、HNO₃系数为1，NF₃的系数为3，结合原子守恒配平书写方程式；根据N元素化合价变化计算转移电子；
②氧化剂氧化性强于氧化产物氧化性；
（3）次氯酸钠与氨气反应生成N₂H₄，反应中N元素化合价升高，NH₃为还原剂，则NaClO为氧化剂，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，设Cl元素在还原产物中化合价为a，则2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故还原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成．

解答 解：（1）NO₂和N₂O₄的混合气体中O元素质量分数为$\frac{32}{46}$，氧元素质量为69g×$\frac{32}{46}$=48g，氧原子物质的量为$\frac{48g}{16g/mol}$=3mol；
溶液中硝酸铁物质的量为2L×0.6mol/L=1.2mol，硝酸根物质的量为1.2mol×3=3.6mol，NO₃^-离子数目为3.6N_A个，
故答案为：3；3.6；
（2）①反应中只有N元素化合价变化，由+3价升高为HNO₃中+5价，降低为NO中+2价，则NO的系数为2、HNO₃系数为1，NF₃的系数为3，结合原子守恒，可得化学方程式为：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，若反应中生成0.2mol HNO₃，转移的电子数目=0.2mol×2×N_Amol^-1=0.4N_A，
故答案为：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF；0.4N_A；
②3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF中氧化剂为NF₃，NO为还原产物，氧化性NF₃＞NO，4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中氧化剂为F₂，氧化产物为NF₃，氧化性F₂＞NF₃＞NO，
故答案为：F₂＞NF₃＞NO；
（3）次氯酸钠与氨气反应生成N₂H₄，反应中N元素化合价升高，NH₃为还原剂，则NaClO为氧化剂，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2：1，设Cl元素在还原产物中化合价为a，则2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故还原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成，反应方程式为：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：NaClO+2NH₃=N₂H₄+NaCl+H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应，涉及氧化还原反应计算、配平、氧化性比较等，注意从化合价变化的角度分析氧化还原反应的有关概念和计算，注意题目给予信息的运用，难度中等．