Question

氟是一種氧化性極強的非金屬元素，能強烈地與所有的金屬反應，它甚至能與稀有氣體氙反應生成XeF₂、XeF₄、XeF₆等固體，這些固體都極易與水反應．其中XeF₂與H₂O僅發生氧化還原反應，而XeF₄與H₂O反應時，有一半的XeF₄與H₂O發生氧化還原反應，另一半則發生歧化反應：3

+4

Xe

→Xe+2

+6

Xe

．XeF₆則發生非氧化還原反應完全水解（已知：

+6

Xe

在水中主要以XeO₃分子形式存在）．試回答下列問題：
（1）在常溫或不太高的溫度下，可將氟盛裝在銅、鐵、鎂、鎳（或其它的合金）制成的容器中，原因是

 

．
（2）完成下列反應的化學方程式：
①XeF₂與H₂O：

 

．
②XeF₄與H₂O：

 

．
（3）93.15gXeF₄完全水解后，再加入100mL0.600mol?L^-1Mn²⁺的水溶液，反應完全后，放出的氣體干燥后再通過紅熱的金屬銅，體積減少20%．
①通過計算可確定Mn²⁺的氧化產物為

 

，相應的離子方程式為

 

，
②將所得溶液稀釋到1000mL后，求溶液氫離子以及氟離子濃度．（已知弱酸HF在水溶液中存在電離平衡，Ka=

c(H+)×c(F-)

c(HF)

=3.5×10-4），溶液的c（H⁺）為

 

，c（F^-）為

 

．

Answer 1

分析：（1）在常溫或不太高的溫度下，與金屬生成致密的金屬氟化物；
（2）①XeF₂與H₂O僅發生氧化還原反應，生成Xe、氧氣和HF；
②XeF₄與H₂O反應時，有一半的XeF₄與H₂O發生氧化還原反應，另一半則發生歧化反應，反應生成Xe、氧氣、XeO₃、HF；
（3）①XeF₄完全水解后，生成的XeO₃與Mn²⁺發生氧化還原反應，Mn元素的化合價升高，XeO₃得到電子為0.07mol×

1

3

×6=0.14mol，若Mn²⁺失去電子為0.14mol，設氧化后Mn的化合價為x，則0.06mol×（x-2）≥0.14mol；
②n（XeF₄）=

14.7g

207g/mol

=0.07mol，n（HF）=0.28mol，所得溶液稀釋到1000mL后，所以c（HF）=0.28mol/L，由6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF、4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺可知n（H⁺），再結合Ka計算c（F^-）．

解答：解：（1）在常溫或不太高的溫度下，F₂跟金屬反應在金屬表面形成一層致密性的金屬氟化物的保護膜，故答案為：F₂跟金屬反應在金屬表面形成一層致密性的金屬氟化物的保護膜；
（2）①XeF₂與H₂O僅發生氧化還原反應，生成Xe、氧氣和HF，該反應為2XeF₂+2H₂O=2Xe↑+O₂↑+4HF，故答案為：2XeF₂+2H₂O=2Xe↑+O₂↑+4HF；
②XeF₄與H₂O反應時，有一半的XeF₄與H₂O發生氧化還原反應，另一半則發生歧化反應，反應生成Xe、氧氣、XeO₃、HF，該反應為6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF，
故答案為：6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF；
（3）①XeF₄完全水解后，6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF，生成的XeO₃與Mn²⁺發生氧化還原反應，XeO₃得到電子為0.07mol×

1

3

×6=0.14mol，若Mn²⁺失去電子為0.14mol，設氧化后Mn的化合價為x，則0.06mol×（x-2）≥0.14mol，x＞4.33，只有x為7時，即生成MnO₄^-符合，
反應完全后，放出的氣體干燥后再通過紅熱的金屬銅，體積減少20%，說明n（Xe）：n（O₂）=4：1，則離子方程式應為4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺，
故答案為：MnO₄^-；4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺；  
 ②n（XeF₄）=

14.7g

207g/mol

=0.07mol，n（HF）=0.28mol，所得溶液稀釋到1000mL后，所以c（HF）=0.28mol/L，由6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF、4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺可知，n（H⁺）=0.07mol×

1

3

×

12

4

=0.07mol，c（H⁺）=0.07mol/L，Ka=3.5×10^-4，則c（F^-）=

3.5×10-4×0.28mol/L

0.07mol/L

=1.4×10^-3 mol?L^-1，故答案為：0.07mol?L^-1；1.4×10^-3 mol?L^-1．

點評：本題考查較綜合，涉及鹵族元素及化合物的性質、氧化還原反應及計算等，側重學生分析能力、計算能力及信息利用、知識遷移應用能力的綜合考查，題目難度較大，（3）為解答的難點．