题目内容

17．氟是自然界中广泛分布的元素之一．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能将MnF4从离子[MnF6]2-的盐中反应得到，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 423K的温度下制备F2的化学方程式2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑．
（2）现代工业以电解熔融的氟氢化钾（KHF2）和氟化氢（HF）混合物制备氟单质，电解制氟装置如图所示．
①已知KHF2是一种酸式盐，写出阴极上发生的电极反应式2HF2-+2e-═H2↑+4F-．
②电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸．
（3）HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃，其化学反应方程式为SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O．
（4）已知25℃时，氢氟酸（HF）的电离平衡常数Ka=3.6×10-4．某pH=2的氢氟酸溶液，由水电离出的
c（H+）=10-12mol/L；若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合，则溶液中离子浓度大小关系为c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+）．
（5）又已知25℃时，溶度积常数Ksp（CaF2）=1.46×10-10．现向1L 0.2mol/L HF溶液中加入 1L 0.2mol/L
CaCl2 溶液，是（填是、否）有沉淀产生，并通过列式计算说明c（H+）=c（F-）=$\sqrt{3.6×1{0}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3mol•L-1，c（Ca2+）=0.1mol•L-1，c2（F-）•c（Ca2+）=3.6×10-5×0.1=3.6×10-6＞1.46×10-10，该体系有CaF2沉淀．

分析 （1）SbF5能将MnF4从离子[MnF6]2-的盐中反应得到，SbF5转化成稳定离子[SbF6]-的盐，MnF4很不稳定，受热易分解为MnF3和F2，据此书写化学方程式；
（2）①放氢气的电极为阴极，是KHF2得到电子生成，计划单号守恒书写；
②氟单质是活泼非金属单质和氢气阴暗处发生爆炸；
（3）HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃是玻璃中二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水；
（4）水的离子积常数为10-14，计算得到氢氧根离子浓度为水电离出氢离子浓度；若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合，得到NaF溶液，氟离子水解溶液显碱性；
（5）Qc＞Ksp，说明有沉淀产生．

解答 解：（1）化学家研究发现，SbF5能将MnF4从离子[MnF6]2-的盐中反应得到，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．根据以上研究以K2MnF6和SbF5为原料，在 423K的温度下制备F2的化学方程式为：2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑，
故答案为：2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑；
（2）①电解熔融的氟氢化钾（KHF2）和氟化氢（HF）混合物制备氟单质，氟离子在阳极失电子生成，阴极上KHF2得到电子生成氢气，电极反应为：2HF2-+2e-═H2↑+4F-，
故答案为：2HF2-+2e-═H2↑+4F-；
  ②电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是：氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸，
故答案为：氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸；
（3）HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃是玻璃中二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O，
故答案为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；
（4）已知25℃时，氢氟酸（HF）的电离平衡常数Ka=3.6×10-4．某pH=2的氢氟酸溶液，由水电离出的氢离子浓度=水电离出的氢氧根离子浓度=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-2}}$=10-12mol/L，
若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合生成NaF溶液，氟离子水解溶液显碱性，溶液中离子浓度大小为：c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+），
故答案为：10-12；  c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+）；
（5）两溶液混合后，c（Ca2+）=0.1 mol•L-1，c（F-）=c（H+）=$\sqrt{Ka×c（HF）}$=$\sqrt{3.6×1{0}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3ol/L，
则Qc=c2（F-）•c（Ca2+）=（3.6×10-5mol/L）•0.1 mol•L-1=3.6×10-6＞Ksp，说明有沉淀产生，
故答案为：是；  c（H+）=c（F-）=$\sqrt{3.6×1{0}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3mol•L-1，c（Ca2+）=0.1mol•L-1，c2（F-）•c（Ca2+）=3.6×10-5×0.1=3.6×10-6＞1.46×10-10，该体系有CaF2沉淀．

点评 本题考查了物质性质、电极原理、电极反应书写、电离平衡常数计算应用、溶度积常数的计算和判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

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