Question

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）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

 

．若反应中生成0.2molHNO₃，转移的电子数目为

 

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，氧化性由弱到强的顺序为

 

．
（2）已知工业盐中含有NaNO₂，外观和食盐相似，有咸味，人若误食会引起中毒，致死量为0.3～0.5g．已知NaNO₂能发生如下反应（方程式已配平）：2NO₂^-+xI^-+yH⁺=2NO↑+I₂+zH₂O，
①根据上述反应，鉴别NaNO₂和NaCl可选用的物质有：

 

；你认为必须选用的物质有

 

（填序号）．
A．碘化钾淀粉试纸     B．淀粉       C．食醋      D．白酒
②某工厂废切削液中含有2%～5%的NaNO₂，直接排放会造成水污染，但加入下列物质中的某一种就能使NaNO₂转化为不引起污染的N₂，该物质是

 

．
A．NaCl    B．KMnO₄ C．浓硫酸     D．NH₄Cl
（3）铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O（方程式未配平，不考虑2NO₂?N₂O₄）．0.004molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是

 

，在标准状况下若将收集NO和NO₂的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，则通入O₂的体积为

 

；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,含氮物质的综合应用

专题：氮族元素

分析：（1）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；
（2）①根据反应时有沉淀、气体、颜色变化等明显现象选择试剂；
②选择试剂时要考虑：既能使NaNO₂转化又无二次污染，能使NaNO₂转化为不引起二次污染的N₂，应选择具有还原性的物质；
（3）铜失去2个电子形成Cu²⁺，失去的电子物质的量是铜的2倍，根据电子转移守恒计算NO、NO₂的物质的量，根据铜元素守恒计算硝酸铜的物质的量，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）；
根据方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，计算需要通入O₂的物质的量，生成硝酸的物质的量，根据V=cVm计算氧气体积；溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，根据c=

n

V

计算硝酸浓度．

解答： 解：（1）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0.2mol HNO₃，转移的电子数目=0.2mol×2×N_A/mol=2.408×10²³或0.4N_A，
故答案为：3NF₃+5H₂O═2NO+HNO₃+9HF；2.408×10²³或0.4N_A；
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，结合①中分析可知，氧化性由弱到强的顺序为NO、NF₃、F₂，故答案为：NO、NF₃、F₂；
（2）淀粉、白酒与NaNO₂都不反应，所以无明显现象；KI与NaNO₂反应生成I₂必须在酸性条件下才能反应，食醋会电离出微量的氢离子，碘化钾在食醋本身带的溶剂水中电离出碘离子，亚硝酸钠电离出亚硝酸根与钠离子，发生反应生成碘单质，I₂使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，发生2NaNO₂+4HI═2NO↑+I₂+2NaI+2H₂O，即鉴别NaNO₂和NaCl可选用的物质有A；必须选用的物质有C，故答案为：A；C；
②NaNO₂→N₂是被还原，必须加还原剂；N元素氧化性弱于O和Cl元素，故只能加NH₄Cl作还原剂，方程式为NaNO₂+NH₄Cl═NaCl+N₂↑+2H₂O，故答案为：D；
（3）0.004molCu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，
根据铜元素守恒，n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO₂的物质的量为ymol，
根据电子转移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根据氮元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量
n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；
根据方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃可知，需要通入O₂的物质的量为0.002mol×

1

4

+0.002mol×

3

4

=0.002mol，
生成硝酸的物质的量为0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧气的体积为0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；
溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，所以溶液的体积为0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物质的量浓度是

0.004mol

0.004×22.4L

=

1

22.4

mol/L，
故答案为：0.012mol；44.8mL；

1

22.4

mol/L（或0.0446 mol?L^-1）．

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．