Question

7．氟化氮（NF₃）是一種新型電子材料，它在潮濕的空氣中與水蒸氣能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)的產(chǎn)物有：HF、NO和HNO₃，請根據(jù)要求回答下列問題：
（1）反應(yīng)過程中，被氧化與被還原的元素的物質(zhì)的量之比為1：2．
（2）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式
①3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF．
②若反應(yīng)中生成0.2mol HNO₃，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為2.408×10²³或0.4N_A個(gè)．
（3）配平并完成下列離子方程式
2 MnO₄^-+5 H₂O₂+6H⁺=2 Mn²⁺+5 O₂+8 H₂O每有1mol高錳酸根參加反應(yīng)，生成2.5mol O₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫方程式，該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)、+5價(jià)，則NF₃既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)得失電子相等確定氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫方程式，根據(jù)硝酸和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等及質(zhì)量守恒配平方程式；根據(jù)配平后的方程式計(jì)算出每有1mol高錳酸根參加反應(yīng)生成氧氣的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）反應(yīng)物是NF₃和水，生成物是HF、NO、HNO₃，該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)、+5價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及原子守恒配平方程式為3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃，該反應(yīng)中NF₃既是氧化劑又是還原劑，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1，被氧化與被還原的元素原子的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（2）①反應(yīng)物是NF₃和水，生成物是HF、NO、HNO₃，該反應(yīng)中N元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)、+5價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及原子守恒配平方程式為3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃，
故答案為：3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃；
②3NF₃+5H₂O=9HF+2NO+HNO₃中硝酸和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系為1：2，所以若反應(yīng)中生成0.2mol HNO₃，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目=0.2mol×2×N_A/mol=2.408×10²³或0.4N_A，故答案為：2.408×10²³或0.4N_A；
（3）反應(yīng)中物質(zhì)的化合價(jià)變化：MnO₄^-→Mn²⁺，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)→+2價(jià)，一個(gè)MnO₄^-得5個(gè)電子；H₂O₂→O₂，
O由-1價(jià)變成0價(jià)，一個(gè)H₂O₂分子失去2個(gè)電子，所以其最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-的計(jì)量數(shù)為2，雙氧水的計(jì)量數(shù)為5，然后根據(jù)原子守恒配平其它元素，配平后的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
根據(jù)反應(yīng)可知，1mol高錳酸根離子完全反應(yīng)生成氧氣的物質(zhì)的量為：1mol×$\frac{5}{2}$=2.5mol，
故答案為：2；5；6H⁺；2；5；8；2.5．

點(diǎn)評 本題考查了氧化還原反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子配平方程式，再結(jié)合方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式計(jì)算，題目難度不大．