Question

【题目】卤族元素在化学中有着极为广泛的应用。

Ⅰ. 由于氟的特殊化学性质，它和其他卤素在单质及化合物的制备与性质上存在较明显的差异。

（1）化学家研究发现，SbF5能与[MnF6]2－离子反应得到MnF4，SbF5转化成稳定离子[SbF6]－的盐。而MnF4很不稳定，受热易分解为MnF3和F2。根据以上研究写出以K2MnF6和SbF5为原料，在423 K 的温度下制备F2的化学方程式：________________________________________________。

（2）现代工业以电解熔融的氟氢化钾(KHF2)和氟化氢(HF)混合物制备氟单质，电解制氟装置如图所示。

电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是______________________。

（3）HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃，其化学反应方程式为： ____________________。

Ⅱ. 实验室常用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制备氯气。将0.08mol KMnO4固体加热一段时间后，收集到a molO2；向反应后残留的固体中加入足量的浓盐酸，又收集到b mol Cl2，此时Mn元素全部以Mn2+的形式存在于溶液中。

（1）请根据上述描述写出K2MnO4与浓盐酸反应制氯气的离子反应方程式：__________________。

（2）通过上述文字中提供的数据计算出a+b的范围为_____________________。

Ⅲ. ClO2可替代Cl2作为自来水消毒剂。常用 “有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。则ClO2的有效氯含量为__________。(计算结果保留两位小数)

Answer 1

【答案】 2K2MnF6＋4SbF54KSbF6＋2MnF3＋F2↑ 氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O MnO42-＋8H++4Cl-=Mn2+＋2Cl2↑＋4H2O 0.16≤a+b＜0.2 2.63

【解析】试题分析：本题主要考查化学方程式和离子方程式的书写，氧化还原反应的计算。

I（1）根据题意写出：K2MnF6+2SbF5=2KSbF6+MnF4，2MnF42MnF3+F2↑，两式相加消去不稳定的MnF4，在423K下制备F2的化学方程式为2K2MnF6＋4SbF54KSbF6＋2MnF3＋F2↑。

（2）氢气与氟气能发生剧烈反应，发生爆炸，所以电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开。

（3）玻璃的主要成分为SiO2，SiO2与HF反应的化学方程式为：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。

II（1）KMnO4受热分解生成K2MnO4、MnO2和O2，根据题意K2MnO4与浓盐酸反应产生Cl2，K2MnO4被还原成Mn2+，反应可写成：MnO42-+Cl-+H+→Mn2++Cl2↑+H2O，Mn元素的化合价由+6价降至+2价，Cl元素的化合价由-1价升至0价，根据得失电子守恒配平，MnO42-+4Cl-+H+→Mn2++2Cl2↑+H2O，结合原子守恒和电荷守恒，写出离子方程式为：MnO42-+4Cl-+8H+=Mn2++2Cl2↑+4H2O。

（2）在整个过程中KMnO4中所有Mn元素的化合价都由+7价降为+2价，分解过程中的氧化产物为O2，与浓盐酸反应的氧化产物为Cl2，根据得失电子守恒，0.08mol5=4n（O2）+2n（Cl2），4a+2b=0.4。若KMnO4没有分解，a=0，b=0.2，a+b=0.2；若KMnO4完全分解，根据方程式：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，a取最大值0.04，则b=0.12，a+b=0.16，a+b的取值范围为：0.16a+b0.2。

III.ClO2Cl-，1gClO2得到电子物质的量为5，根据“有效氯含量”的定义，m（Cl2）71g/mol2=5，m（Cl2）=2.63g，则ClO2的有效氯含量为2.63。