Question

(共14分)氟是一种氧化性极强的非金属元素，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：3Xe(Ⅳ)→Xe+2Xe(Ⅵ)。XeF₆则发生非氧化还原反应完全水解。试回答下列问题：

(1) 写出XeF₄与H₂O反应的方程式                                             ；

(2) 14.72gXeF₆完全水解后，再加入100mL 0.600mol?L^－1 Mn²⁺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                   ，相应的化学方程式为：

                                                                        ；

    ② 将所得溶液稀释到1000mL后，求溶液pH以及氟离子浓度。(已知弱酸HF在水溶液中存在电离平衡，Ka==3.5×10^－4)溶液的pH为     ，F^－浓度为      mol?L^-1。

(3) 合成XeF₂、XeF₄、XeF₆时通常用Ni制反应容器，使用前用F₂使之钝化。

    ① 上述化合物的分子构型分别是                                           ；

    ② 使用Ni制反应容器前用F₂钝化的两个主要原因是                             

                                                                             ；

    ③ 红外光谱和电子衍射表明XeF₆的结构绕一个三重轴发生畸变。画出XeF₆结构发生畸变的示意图：

                                                                          

Answer 1

(1) 6XeF₄+12H₂O4Xe+3O₂+2XeO₃+24HF (2分)

(2)

① MnO₄^－    (2分)

      5XeO₃+6Mn²⁺+9H₂O5Xe+6MnO₄^－+18H⁺     2XeO₃2Xe+3O₂

       (或：12XeO₃+12Mn²⁺+18H₂O12Xe+12MnO₄^－+3O₂+36H⁺  (2分)

       (提示：XeF₆+3H₂OXeO₃+6HF

       XeO₃Xe+3/2O₂        (a)

       14.72gXeF₆为0.06mol，生成XeO₃为0.06mol，共放出Xe气体0.06mol，被铜吸收的O₂为0.06/4=0.015mol，由此可知发生反应(a)的XeO₃为0.01mol，氧化Mn²⁺的XeO₃为0.05mol，Mn²⁺为0.06mol，Mn²⁺的氧化产物应为MnO₄^－)

② 0.74      7.0×10^－4  (2分)

(3)

① 直线形、平面正方形、畸变八面体  (2分)

    ② Ni器表面生成NiF₂保护膜；除去表面氧化物，否则表面氧化物与XeF_x反应  (2分)

    ③     (2分)