Question

1．鐵、氮的化合物在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用，請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：
Ⅰ、三氟化氮（NF₃）是一種無(wú)色，無(wú)味的氣體，它是微電子工業(yè)技術(shù)的關(guān)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(yīng)，其反應(yīng)的產(chǎn)物有：HF、NO和HNO₃，請(qǐng)根據(jù)要求回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，反應(yīng)中生成0.2mol HNO₃，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.4N_A．
（2）三氟化氮可由氨氣和氟氣反應(yīng)得到：4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F，據(jù)題意推測(cè)NF₃、F₂、NO三種氣體中，氧化性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)镕₂＞NF₃＞NO．
（3）NF₃無(wú)色、無(wú)臭，但一旦在空氣中泄漏，還是易于發(fā)現(xiàn)，判斷該氣體泄漏時(shí)的現(xiàn)象是產(chǎn)生紅棕色氣體，產(chǎn)生刺激性氣味氣體，產(chǎn)生白霧．
Ⅱ、納米線四氧化三鐵是應(yīng)用最為廣泛的軟磁性材料之一，共沉淀法是目前制備納米四氧化三鐵的重要方法，其流程如圖示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（4）實(shí)驗(yàn)室保存溶液A時(shí)，需加入鐵粉、硫酸．為了得到較純的納米Fe₃O₄，理論上FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2．制備納米Fe₃O₄的離子反應(yīng)方程式為Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O．
（5）共沉淀法的主要不足是：
①得到的Fe₃O₄納米粒子間存在團(tuán)聚現(xiàn)象
②Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，很難控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品含有雜質(zhì)．
（6）磁流體是電子材料的新秀，它是由直徑為納米量級(jí)（10納米以下）的磁性固體顆粒、基載液以及界面活性劑三者混合而成的分散系，既具有固體的磁性，又具有液體的流動(dòng)性，下列關(guān)于納米Fe₃O₄磁流體的說(shuō)法中不正確的是A．
A、納米Fe₃O₄磁流體分散系屬于溶液
B、納米Fe₃O₄磁流體可以通過(guò)滲析法得到提純
C、當(dāng)一束可見(jiàn)光通過(guò)該磁流體時(shí)會(huì)出現(xiàn)光亮的通路
D、納米Fe₃O₄磁流體比較穩(wěn)定．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物書(shū)寫(xiě)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)，根據(jù)硝酸和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（2）根據(jù)氧化劑氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物氧化性分析；
（3）反應(yīng)中生成NO，NO易與空氣中氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO₂氣體，同時(shí)形成酸霧；
（4）硫酸亞鐵易被氧化為硫酸鐵，硫酸亞鐵為強(qiáng)酸弱堿鹽，易發(fā)生水解，F(xiàn)eSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O在氫氧化鈉溶液中生成四氧化三鐵、水、氯化鈉；根據(jù)電荷守恒可寫(xiě)出該方程式，根據(jù)方程式求解理論上FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比；
（5）共沉淀法制備納米級(jí)Fe₃O₄的關(guān)鍵為FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，產(chǎn)品有雜質(zhì)；
（6）根據(jù)題意磁流體分散系分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，屬于膠體的范疇，所以應(yīng)具備膠體的性質(zhì)，根據(jù)膠體的性質(zhì)分析．

解答 解：（1）由反應(yīng)物和生成物可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF，NF₃→NO，化合價(jià)降低1價(jià)，被還原，NF₃→HNO₃，化合價(jià)升高2價(jià)，被氧化，由方程式可知若反應(yīng)中生成0.2mol HNO₃，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2mol×（5-3）=0.4mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.4N_A個(gè)，
故答案為：3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF；0.4N_A；
（2）由4NH₃+3F₂=NF₃+3NH₄F可知氧化劑：F₂、氧化產(chǎn)物：NF₃，所以氧化性F₂＞NF₃，由3NF₃+5H₂O=2NO+HNO₃+9HF可知氧化劑：NF₃、氧化產(chǎn)物：HNO₃，硝酸氧化性強(qiáng)于NO，所以氧化性NF₃＞NO，則氧化性F₂＞NF₃＞NO，
故答案為：F₂＞NF₃＞NO；
（3）NO易與空氣中氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO₂氣體，同時(shí)生成的HF和HNO₃易結(jié)合空氣中的水蒸氣形成酸霧，有刺激性氣味，
故答案為：產(chǎn)生紅棕色氣體，產(chǎn)生刺激性氣味氣體，產(chǎn)生白霧；
（4）硫酸亞鐵易被氧化為硫酸鐵，常加入少量鐵粉防止亞鐵離子被氧化，加入硫酸防止其水解，生成Fe₃O₄的反應(yīng)物為Fe²⁺、Fe³⁺和OH^-，根據(jù)電荷守恒可寫(xiě)出該離子方程式為Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-=Fe₃O₄+4H₂O，化學(xué)方程式為FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，F(xiàn)eSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：鐵粉、硫酸；1：2；
（5）共沉淀法制備納米級(jí)Fe₃O₄的反應(yīng)為FeSO₄•7H₂O+2FeCl₃•6H₂O+8NaOH=Fe₃O₄↓+17H₂O+Na₂SO₄+6NaCl，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，無(wú)法控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品有雜質(zhì)，
故答案為：Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，很難控制FeSO₄•7H₂O和FeCl₃•6H₂O的物質(zhì)的量之比為1：2，產(chǎn)品含有雜質(zhì)；
（6）根據(jù)題意磁流體分散系分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，屬于膠體的范疇，具備膠體的性質(zhì)．
A．分散質(zhì)粒子直徑在10納米以下，所得分散系為膠體，所以不是溶液，故A錯(cuò)誤；
B．該分散性屬于膠體，膠體可以通過(guò)滲析法得到提純，故B正確；
C．該分散性屬于膠體，膠體有丁達(dá)爾效應(yīng)，所以當(dāng)一束強(qiáng)光通過(guò)此磁流體時(shí)會(huì)出現(xiàn)光亮的通路，故C正確；
D．所得分散系為膠體，較穩(wěn)定，屬于介穩(wěn)體系，故D正確；
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查含氮、鐵化合物的性質(zhì)以及氧化還原反應(yīng)，題目難度中等，注意從化合價(jià)變化的角度分析氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念和計(jì)算，注意把握題給信息，為解答該題的關(guān)鍵．