Question

氟是一种氧化性极强的非金属元素，能强烈地与所有的金属反应，它甚至能与稀有气体氙反应生成XeF₂、XeF₄、XeF₆等固体，这些固体都极易与水反应．其中XeF₂与H₂O仅发生氧化还原反应，而XeF₄与H₂O反应时，有一半的XeF₄与H₂O发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应：3

+4

Xe

→Xe+2

+6

Xe

．XeF₆则发生非氧化还原反应完全水解（已知：

+6

Xe

在水中主要以XeO₃分子形式存在）．试回答下列问题：
（1）在常温或不太高的温度下，可将氟盛装在铜、铁、镁、镍（或其它的合金）制成的容器中，原因是

 

．
（2）完成下列反应的化学方程式：
①XeF₂与H₂O：

 

．
②XeF₄与H₂O：

 

．
（3）93.15gXeF₄完全水解后，再加入100mL0.600mol?L^-1Mn²⁺的水溶液，反应完全后，放出的气体干燥后再通过红热的金属铜，体积减少20%．
①通过计算可确定Mn²⁺的氧化产物为

 

，相应的离子方程式为

 

，
②将所得溶液稀释到1000mL后，求溶液氢离子以及氟离子浓度．（已知弱酸HF在水溶液中存在电离平衡，Ka=

c(H+)×c(F-)

c(HF)

=3.5×10-4），溶液的c（H⁺）为

 

，c（F^-）为

 

．

Answer 1

分析：（1）在常温或不太高的温度下，与金属生成致密的金属氟化物；
（2）①XeF₂与H₂O仅发生氧化还原反应，生成Xe、氧气和HF；
②XeF₄与H₂O反应时，有一半的XeF₄与H₂O发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应，反应生成Xe、氧气、XeO₃、HF；
（3）①XeF₄完全水解后，生成的XeO₃与Mn²⁺发生氧化还原反应，Mn元素的化合价升高，XeO₃得到电子为0.07mol×

1

3

×6=0.14mol，若Mn²⁺失去电子为0.14mol，设氧化后Mn的化合价为x，则0.06mol×（x-2）≥0.14mol；
②n（XeF₄）=

14.7g

207g/mol

=0.07mol，n（HF）=0.28mol，所得溶液稀释到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⁺），再结合Ka计算c（F^-）．

解答：解：（1）在常温或不太高的温度下，F₂跟金属反应在金属表面形成一层致密性的金属氟化物的保护膜，故答案为：F₂跟金属反应在金属表面形成一层致密性的金属氟化物的保护膜；
（2）①XeF₂与H₂O仅发生氧化还原反应，生成Xe、氧气和HF，该反应为2XeF₂+2H₂O=2Xe↑+O₂↑+4HF，故答案为：2XeF₂+2H₂O=2Xe↑+O₂↑+4HF；
②XeF₄与H₂O反应时，有一半的XeF₄与H₂O发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应，反应生成Xe、氧气、XeO₃、HF，该反应为6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF，
故答案为：6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF；
（3）①XeF₄完全水解后，6XeF₄+12H₂O=4Xe↑+3O₂↑+2XeO₃+24HF，生成的XeO₃与Mn²⁺发生氧化还原反应，XeO₃得到电子为0.07mol×

1

3

×6=0.14mol，若Mn²⁺失去电子为0.14mol，设氧化后Mn的化合价为x，则0.06mol×（x-2）≥0.14mol，x＞4.33，只有x为7时，即生成MnO₄^-符合，
反应完全后，放出的气体干燥后再通过红热的金属铜，体积减少20%，说明n（Xe）：n（O₂）=4：1，则离子方程式应为4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺，
故答案为：MnO₄^-；4XeO₃+4Mn²⁺+6H₂O=4Xe+4MnO₄^-+O₂↑+12H⁺；  
 ②n（XeF₄）=

14.7g

207g/mol

=0.07mol，n（HF）=0.28mol，所得溶液稀释到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，则c（F^-）=

3.5×10-4×0.28mol/L

0.07mol/L

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

点评：本题考查较综合，涉及卤族元素及化合物的性质、氧化还原反应及计算等，侧重学生分析能力、计算能力及信息利用、知识迁移应用能力的综合考查，题目难度较大，（3）为解答的难点．