Question

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(jù)要求回答下列問題：
（1）三氟化氮（NF₃）是一種無色，無味的氣體，它是微電子工業(yè)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(fā)生氧化還原反應，其反應的產(chǎn)物有：HF、NO和HNO₃，
①寫出該反應的化學方程式

 

．若反應中生成0.2molHNO₃，轉移的電子數(shù)目為

 

個．
②三氟化氮可由氨氣和氟氣反應得到：4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F據(jù)題意推測NF₃，F(xiàn)₂，NO三種氣體中，氧化性由弱到強的順序為

 

．
（2）已知工業(yè)鹽中含有NaNO₂，外觀和食鹽相似，有咸味，人若誤食會引起中毒，致死量為0.3～0.5g．已知NaNO₂能發(fā)生如下反應（方程式已配平）：2NO₂^-+xI^-+yH⁺=2NO↑+I₂+zH₂O，
①根據(jù)上述反應，鑒別NaNO₂和NaCl可選用的物質有：

 

；你認為必須選用的物質有

 

（填序號）．
A．碘化鉀淀粉試紙     B．淀粉       C．食醋      D．白酒
②某工廠廢切削液中含有2%～5%的NaNO₂，直接排放會造成水污染，但加入下列物質中的某一種就能使NaNO₂轉化為不引起污染的N₂，該物質是

 

．
A．NaCl    B．KMnO₄ C．濃硫酸     D．NH₄Cl
（3）銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，當銅與一定濃度硝酸反應時，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平，不考慮2NO₂?N₂O₄）．0.004molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物質的量相同，則參加反應的硝酸的物質的量是

 

，在標準狀況下若將收集NO和NO₂的集氣瓶倒立于水中，通入一定量的氧氣充分反應后發(fā)現(xiàn)無氣體剩余，則通入O₂的體積為

 

；所得溶液（假設溶質不擴散）的物質的量濃度是

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應的計算,含氮物質的綜合應用

專題：氮族元素

分析：（1）①根據(jù)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?yōu)?2價、+5價，結合電子、原子守恒分子；根據(jù)硝酸和轉移電子之間的關系式計算；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F(xiàn)元素的化合價降低，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性；
（2）①根據(jù)反應時有沉淀、氣體、顏色變化等明顯現(xiàn)象選擇試劑；
②選擇試劑時要考慮：既能使NaNO₂轉化又無二次污染，能使NaNO₂轉化為不引起二次污染的N₂，應選擇具有還原性的物質；
（3）銅失去2個電子形成Cu²⁺，失去的電子物質的量是銅的2倍，根據(jù)電子轉移守恒計算NO、NO₂的物質的量，根據(jù)銅元素守恒計算硝酸銅的物質的量，根據(jù)氮元素守恒可知參加反應的硝酸的物質的量n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）；
根據(jù)方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，計算需要通入O₂的物質的量，生成硝酸的物質的量，根據(jù)V=cVm計算氧氣體積；溶液體積等于一氧化氮與二氧化氮的體積之和，根據(jù)c=

n

V

計算硝酸濃度．

解答： 解：（1）①三氟化氮在潮濕的空氣中與水蒸氣能發(fā)生氧化還原反應，其反應的產(chǎn)物有：HF、NO和HNO₃，N元素化合價由+3價變?yōu)?2價、+5價，由電子、原子守恒可知反應為3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF，由氧化劑的氧化性大于還原產(chǎn)物的氧化性可知，氧化性為NF₃＞NO；3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中，生成1molHNO₃和轉移電子2mol，所以若反應中生成0.2mol HNO₃，轉移的電子數(shù)目=0.2mol×2×N_A/mol=2.408×10²³或0.4N_A，
故答案為：3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF；2.408×10²³或0.4N_A；
②4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F中，F(xiàn)元素的化合價降低，F(xiàn)₂為氧化劑，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，則氧化性為F₂＞NF₃，結合①中分析可知，氧化性由弱到強的順序為NO、NF₃、F₂，故答案為：NO、NF₃、F₂；
（2）淀粉、白酒與NaNO₂都不反應，所以無明顯現(xiàn)象；KI與NaNO₂反應生成I₂必須在酸性條件下才能反應，食醋會電離出微量的氫離子，碘化鉀在食醋本身帶的溶劑水中電離出碘離子，亞硝酸鈉電離出亞硝酸根與鈉離子，發(fā)生反應生成碘單質，I₂使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，發(fā)生2NaNO₂+4HI═2NO↑+I₂+2NaI+2H₂O，即鑒別NaNO₂和NaCl可選用的物質有A；必須選用的物質有C，故答案為：A；C；
②NaNO₂→N₂是被還原，必須加還原劑；N元素氧化性弱于O和Cl元素，故只能加NH₄Cl作還原劑，方程式為NaNO₂+NH₄Cl═NaCl+N₂↑+2H₂O，故答案為：D；
（3）0.004molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物質的量相同，
根據(jù)銅元素守恒，n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO₂的物質的量為ymol，
根據(jù)電子轉移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根據(jù)氮元素守恒可知，參加反應的硝酸的物質的量
n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；
根據(jù)方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃可知，需要通入O₂的物質的量為0.002mol×

1

4

+0.002mol×

3

4

=0.002mol，
生成硝酸的物質的量為0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧氣的體積為0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；
溶液體積等于一氧化氮與二氧化氮的體積之和，所以溶液的體積為0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物質的量濃度是

0.004mol

0.004×22.4L

=

1

22.4

mol/L，
故答案為：0.012mol；44.8mL；

1

22.4

mol/L（或0.0446 mol?L^-1）．

點評：本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的氧化還原反應、電子守恒及元素的化合價變化為解答的關鍵，側重分析與計算能力的綜合考查，題目難度中等．