Chemistry Labs

Problème 1

Le trifluorure d'azote est un composé étonnamment stable, préparé pour la première fois par électrolyse en fusion d'un mélange de fluorure d'ammonium et de fluorure d'hydrogène. (a) À quelle électrode NFX3\ce{NF3} se forme-t-il ? Écrire la demi-équation équilibrée. (b) Les composés NHX2F\ce{NH2F} et NHFX2\ce{NHF2}, très instables, se forment comme sous-produits. Lequel de NFX3\ce{NF3}, NHFX2\ce{NHF2}, NHX2F\ce{NH2F} se condense à la plus basse température ? (c) Les longueurs de liaison N–F sont 136, 140 et 142 pm ; les attribuer à l'aide d'un modèle électrostatique simple. (d) En barbotant NHFX2\ce{NHF2} dans une solution de KF dans HF, on obtient un composé binaire azote–fluor sous forme d'un mélange de deux isomères géométriques ; écrire l'équation de formation. (e) Les sels de NFX4X+\ce{NF4+} se forment à partir de NFX3\ce{NF3} et FX2\ce{F2} en présence d'un réactif adapté — en proposer un et écrire l'équation. (f) NFX4X+\ce{NF4+} s'hydrolyse en NFX3\ce{NF3} et OX2\ce{O2}, mais souvent moins d'OX2\ce{O2} que prévu ; écrire l'équation d'hydrolyse et une réaction secondaire possible abaissant le rapport OX2\ce{O2}:NFX3\ce{NF3}. (g) Un sel de tétrafluoroammonium (candidat pour propergol solide) contient 65,6 % de fluor en masse, entièrement libéré en NFX3\ce{NF3} et FX2\ce{F2} au chauffage avec n(FX2)=2.5 n(NFX3)n(\ce{F2}) = 2.5\,n(\ce{NF3}). Déterminer la formule du sel.
Étape 1 sur 6 : Formation anodique de NFX3\ce{NF3}
Anode: NHX4X++3 FX−→NFX3+4 HX++6 eX−\text{Anode: } \ce{NH4+ + 3F- -> NF3 + 4H+ + 6e-}
Analyse

Dans NHX4X+\ce{NH4+}, l'azote est au degré −3-3 et doit être oxydé en +3+3 dans NFX3\ce{NF3} — processus anodique. L'équilibrage donne NHX4X++3 FX−→NFX3+4 HX++6 eX−\ce{NH4+ + 3F- -> NF3 + 4H+ + 6e-}.