Question

1．铁、氮的化合物在生产、生活中有着广泛的应用，请回答下列有关问题：
Ⅰ、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，请根据要求回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，反应中生成0.2mol HNO₃，转移的电子数目为0.4N_A．
（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，氧化性由弱到强的顺序为F₂＞NF₃＞NO．
（3）NF₃无色、无臭，但一旦在空气中泄漏，还是易于发现，判断该气体泄漏时的现象是产生红棕色气体，产生刺激性气味气体，产生白雾．
Ⅱ、纳米线四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一，共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图示，请回答下列问题：

（4）实验室保存溶液A时，需加入铁粉、硫酸．为了得到较纯的纳米Fe₃O₄，理论上FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2．制备纳米Fe₃O₄的离子反应方程式为Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O．
（5）共沉淀法的主要不足是：
①得到的Fe₃O₄纳米粒子间存在团聚现象
②Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，很难控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2，产品含有杂质．
（6）磁流体是电子材料的新秀，它是由直径为纳米量级（10纳米以下）的磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂三者混合而成的分散系，既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，下列关于纳米Fe₃O₄磁流体的说法中不正确的是A．
A、纳米Fe₃O₄磁流体分散系属于溶液
B、纳米Fe₃O₄磁流体可以通过渗析法得到提纯
C、当一束可见光通过该磁流体时会出现光亮的通路
D、纳米Fe₃O₄磁流体比较稳定．

Answer 1

分析 （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，根据硝酸和转移电子之间的关系式计算；
（2）根据氧化剂氧化性强于氧化产物氧化性分析；
（3）反应中生成NO，NO易与空气中氧气反应生成红棕色的NO₂气体，同时形成酸雾；
（4）硫酸亚铁易被氧化为硫酸铁，硫酸亚铁为强酸弱碱盐，易发生水解，FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O在氢氧化钠溶液中生成四氧化三铁、水、氯化钠；根据电荷守恒可写出该方程式，根据方程式求解理论上FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比；
（5）共沉淀法制备纳米级Fe₃O₄的关键为FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，产品有杂质；
（6）根据题意磁流体分散系分散质粒子直径在10纳米以下，属于胶体的范畴，所以应具备胶体的性质，根据胶体的性质分析．

解答 解：（1）由反应物和生成物可写出反应的化学方程式为3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，NF₃→NO，化合价降低1价，被还原，NF₃→HNO₃，化合价升高2价，被氧化，由方程式可知若反应中生成0.2mol HNO₃，转移的电子的物质的量为0.2mol×（5-3）=0.4mol，转移的电子数目为0.4N_A个，
故答案为：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF；0.4N_A；
（2）由4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F可知氧化剂：F₂、氧化产物：NF₃，所以氧化性F₂＞NF₃，由3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF可知氧化剂：NF₃、氧化产物：HNO₃，硝酸氧化性强于NO，所以氧化性NF₃＞NO，则氧化性F₂＞NF₃＞NO，
故答案为：F₂＞NF₃＞NO；
（3）NO易与空气中氧气反应生成红棕色的NO₂气体，同时生成的HF和HNO₃易结合空气中的水蒸气形成酸雾，有刺激性气味，
故答案为：产生红棕色气体，产生刺激性气味气体，产生白雾；
（4）硫酸亚铁易被氧化为硫酸铁，常加入少量铁粉防止亚铁离子被氧化，加入硫酸防止其水解，生成Fe₃O₄的反应物为Fe²⁺、Fe³⁺和OH^-，根据电荷守恒可写出该离子方程式为Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，化学方程式为FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2，
故答案为：铁粉、硫酸；1：2；
（5）共沉淀法制备纳米级Fe₃O₄的反应为FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，无法控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2，产品有杂质，
故答案为：Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，很难控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物质的量之比为1：2，产品含有杂质；
（6）根据题意磁流体分散系分散质粒子直径在10纳米以下，属于胶体的范畴，具备胶体的性质．
A．分散质粒子直径在10纳米以下，所得分散系为胶体，所以不是溶液，故A错误；
B．该分散性属于胶体，胶体可以通过渗析法得到提纯，故B正确；
C．该分散性属于胶体，胶体有丁达尔效应，所以当一束强光通过此磁流体时会出现光亮的通路，故C正确；
D．所得分散系为胶体，较稳定，属于介稳体系，故D正确；
故答案为：A．

点评 本题考查含氮、铁化合物的性质以及氧化还原反应，题目难度中等，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，注意把握题给信息，为解答该题的关键．