Question

【題目】I．三氟化氮（NF3）是一種新型電子材料，它在潮濕的空氣中與水蒸氣能發生氧化還原反應，其反應的產物有：HF、NO和HNO3，請根據要求回答下列問題：

（1）寫出該反應的化學方程式___；反應過程中，被氧化與被還原的元素的物質的量之比為____。

（2）若反應中生成0.2molHNO3，則轉移的電子數為___個。

II．二氧化硒（SeO2)是一種氧化劑，其被還原后的單質硒可能成為環境污染物，通過與濃HNO3或濃H2SO4反應生成SeO2以回收Se。完成下列填空：

（1）Se和濃HNO3反應的還原產物為NO和NO2，且NO和NO2的物質的量之比為1：1，寫出Se和濃HNO3反應的化學方程式____。

（2）已知：Se +2H2SO4（濃)＝2SO2↑+SeO2+2H2O

2SO2+SeO2+2H2O＝Se +2SO42-+4H+

SeO2、H2SO4（濃)、SO2的氧化性由強到弱的順序是_____。

III．高鐵酸鉀（K2FeO4）為暗紫色固體，可溶于水，是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更強，無二次污染。工業上是先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。結合所學知識回答相關問題：

（1）K2FeO4中鐵元素的化合價是___價。

（2）制備高鐵酸鈉的主要反應為：2FeSO4+6Na2O2＝2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑（已知Na2O2中氧元素化合價為-1價）。該反應中還原劑是____（填化學式），若有1molO2生成，轉移電子的物質的量為____mol。

（3）某反應體系中有六種數粒：Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO42-、Cl-、H2O，寫出在堿性條件下，制高鐵酸鉀的離子反應方程式_____。

Answer 1

【答案】3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF 1：2 0.4NA Se+2HNO3（濃）=H2O+SeO2+NO+NO2 濃H2SO4>SeO2>SO2 +6 FeSO4、Na2O2 10mol 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O

【解析】

I．（1）根據信息可知，NF3與水反應生成HF、NO和HNO3，據此寫出反應的化學方程式；該反應中只有氮元素的價態發生變化，根據氧化還原反應規律進行分析；

（2）3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF反應中NF3中F的化合價為-1價，N元素的化合價由+3價升高到+5價，該反應中轉移電子為2e-，根據HNO3--2e-關系進行計算；

II．（1）Se和濃HNO3反應的還原產物為NO和NO2，且NO和NO2的物質的量之比為1：1，據此寫出Se和濃HNO3反應的化學方程式；

（2）根據氧化還原反應中：氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性進行分析；

III．（1）根據化合物中各元素化合價的代數和為零的規律分析K2FeO4中鐵元素的化合價；

（2）據氧化還原反應規律，結合 2FeSO4+ 6 Na2O2= 2Na2FeO4+ 2Na2O + 2Na2SO4+ O2↑（已知Na2O2中氧元素化合價為－1價）反應進行分析；

(3)根據氧化還原反應規律，結合電子守恒、電荷守恒、原子守恒進行分析；

I．（1）根據信息可知，NF3與水反應生成HF、NO和HNO3，該反應的化學方程式為：3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF；NF3中F的化合價為-1價，N元素的化合價為+3價，降低到+2價，升高到+5價，所以3molNF3參加反應，2mol NF3發生還原反應，做氧化劑；1mol NF3發生氧化反應，做還原劑；被氧化與被還原的元素的物質的量之比為1:2；

故答案是：3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF；1：2；

（2）3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF反應中NF3中F的化合價為-1價，N元素的化合價由+3價升高到+5價，該反應中轉移電子為2e-，根據HNO3--2e-可知，若反應中生成0.2molHNO3，則轉移的電子的量為0.4mol，個數為0.4NA；

故答案是：0.4NA；

II．（1）Se和濃HNO3反應的還原產物為NO和NO2，且NO和NO2的物質的量之比為1：1，Se和濃HNO3反應的化學方程式Se+2HNO3（濃）=H2O+SeO2+NO+NO2；

故答案是：Se+2HNO3（濃）=H2O+SeO2+NO+NO2；

（2）由Se +2H2SO4（濃)＝2SO2↑+SeO2+2H2O反應可知氧化性：H2SO4（濃)> SeO2；由2SO2+SeO2+2H2O＝Se +2SO42-+4H+反應可知氧化性：SeO2>SO2，所以氧化性由強到弱的順序是濃H2SO4>SeO2>SO2；

故答案是：濃H2SO4>SeO2>SO2；

III．（1）根據化合物中各元素化合價的代數和為零的規律可知，K2FeO4中K為+1價、O為－2價，則鐵元素的化合價是+6價；

故答案是：+6；

（2）據制備高鐵酸鈉的主要反應2FeSO4+ 6 Na2O2= 2Na2FeO4+ 2Na2O + 2Na2SO4+ O2↑（已知Na2O2中氧元素化合價為－1價）；2FeSO4中，+2價鐵共失8e-變成2Na2FeO4；6 Na2O2中，有2個－1價O失2e-生成O2；另10個－1價O得10e-變成－2價；故該反應中還原劑有FeSO4、Na2O2，若有1 mol O2生成，則轉移電子10mol；

故答案是：FeSO4、Na2O2 ；10mol；

(3)制備高鐵酸鉀，則Fe(OH)3是反應物，FeO42-是生成物，鐵元素化合價從+3升至+6價；故ClO－是反應物，Cl－是生成物，氯元素從+1價降至－1價；據化合價升降數相等，可得2Fe(OH)3+ 3ClO-— 2FeO42-+ 3Cl-；堿性溶液中，可用OH－、H2O配平，據電荷守恒OH－是反應物，據元素種類不變H2O是生成物，觀察配平得離子方程式為: 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

故答案是：2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。