Question

【題目】氟是自然界中廣泛分布的元素之一。由于氟的特殊化學性質，它和其他鹵素在單質及化合物的制備與性質上存在較明顯的差異。

Ⅰ.化學家研究發現，SbF5能將MnF4從離子[MnF6]2－的鹽中反應得到，SbF5轉化成穩定離子[SbF6]－的鹽。而MnF4很不穩定，受熱易分解為MnF3和F2。根據以上研究寫出以K2MnF6和SbF5為原料，在 423 K 的溫度下制備F2的化學方程式：_________________________。

現代工業以電解熔融的氟氫化鉀(KHF2)和氟化氫(HF)混合物制備氟單質，電解制氟裝置如圖所示。

已知KHF2是一種酸式鹽，寫出陰極上發生的電極反應式________________________。電解制氟時，要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產物嚴格分開的原因是___________。

Ⅱ.①鹵化氫的熔沸點隨相對分子質量增加而升高，而HF熔沸點高于HCl的原因是________________________。HF的水溶液是氫氟酸，能用于蝕刻玻璃，其化學反應方程式為：________________________

②已知25 ℃時，氫氟酸(HF)的電離平衡常數Ka＝3.6×10－4。

某pH＝2的氫氟酸溶液，由水電離出的c(H＋)＝___________mol/L；若將0.01 mol/L HF溶液與pH＝12的NaOH溶液等體積混合，則溶液中離子濃度大小關系為：________________________。

③又已知25 ℃時，溶度積常數Ksp(CaF2)＝1.46×10－10。現向1 L 0.2 mol/L HF溶液中加入 1 L 0.2 mol/L CaCl2 溶液，通過列式計算說明是否有沉淀產生：______________________

Answer 1

【答案】 2K2MnF6＋4SbF5 4KSbF6＋2MnF3＋F2↑ _2HF2-＋2e－===H2↑＋4F－ 氟氣和氫氣能發生劇烈反應，引發爆炸 HF分子存在分子間氫鍵 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 10－12 c(Na＋)>c(F－)>c(OH－)>c(H＋) c(H＋)＝c(F－)＝_mol·L－1＝6×10－3_mol·L－1，c(Ca2＋)＝0.1_mol·L－1，c2(F－)·c(Ca2＋)＝3.6×10－5×0.1＝3.6×10－6>1.46×10－10，該體系有CaF2沉淀

【解析】Ⅰ.以K2MnF6和SbF5為原料，在 423 K的溫度下，K2MnF6和SbF5先生成KSbF6和MnF4，MnF4受熱易分解為MnF3和F2，發生反應的總化學方程式2K2MnF6＋4SbF5 4KSbF6＋2MnF3＋F2↑；

陰極上H+(來源于HF2-)發生還原反應生成氫氣，其電極反應式為2HF2-＋2e－===H2↑＋4F－；氟氣和氫氣能發生劇烈反應，引發爆炸，為防止氟氣與氫氣的反應，電解制氟時，要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產物嚴格分開；

Ⅱ.①HF分子間存在氫鍵，其熔沸點明顯高于HCl；HF的水溶液是氫氟酸，能溶解SiO2，常用于蝕刻玻璃，發生反應的化學反應方程式為SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；

②某pH＝2的氫氟酸溶液，水的電離受到抑制，由水電離出的c(H＋)水＝c(OH-)溶液==mol/L=10－12 mol/L，將0.01 mol/L HF溶液與pH＝12的NaOH溶液等體積混合，恰好完全中和，所得溶液為NaF溶液，因F-的水解，溶液顯堿性，結合電荷守恒式可知溶液中離子濃度大小關系為c(Na＋)>c(F－)>c(OH－)>c(H＋) ；

③兩溶液混合后，c(Ca2+)=0.1 molL-1，c(F-)==mol·L－1＝6×10－3mol·L－1，c(Ca2＋)＝0.1mol·L－1，則Qc=c2(F-)c(Ca2+)=(3.6×10-5mol/L)0.1 molL-1=3.6×10-6＞Ksp，說明有沉淀產生。