题目内容

8．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．
Ⅰ．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\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑现代工业以电解熔融的氟氢化钾（KHF2）和氟化氢（HF）混合物制备氟单质，电解制氟装置如图所示．
已知KHF2是一种酸式盐，写出阴极上发生的电极反应式2HF2-+2e-═H2↑+4F-．电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开的原因是氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸．
Ⅱ．①卤化氢的熔沸点随相对分子质量增加而升高，而HF熔沸点高于HCl的原因是HF分子间含有氢键．HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃，其化学反应方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O．
②已知25℃时，氢氟酸（HF）的电离平衡常数Ka=3.6×10-4．
某pH=2的氢氟酸溶液，由水电离出的c（H+）=10-12 mol/L；若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合，则溶液中离子浓度大小关系为：c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+）
③又已知25℃时，溶度积常数Ksp（CaF2）=1.46×10-10．现向1L 0.2mol/L HF溶液中加入 1L 0.2mol/L CaCl2 溶液，通过列式计算说明是否有沉淀产生：c（H+）=c（F-）=$\sqrt{3.6×10{\;}^{-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，则该体系有CaF2沉淀．

分析 Ⅰ．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；
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；氟单质是活泼非金属单质和氢气阴暗处发生爆炸；
Ⅱ．①同一主族氢化物的相对分子质量越大其熔沸点越高，但含有氢键的氢化物熔沸点最高；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；
②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；
③根据Qc＞Ksp，说明有沉淀产生判断．

解答 解：Ⅰ．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↑，
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-；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：2K2MnF6+4SbF5 $\frac{\underline{\;423K\;}}{\;}$4KSbF6+2MnF3+F2↑；2HF2-+2e-═H2↑+4F-；氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸；
Ⅱ．①同一主族氢化物的相对分子质量越大其熔沸点越高，但含有氢键的氢化物熔沸点最高，所以HF熔沸点高于HCl的原因是HF分子间含有氢键；HF的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃是玻璃中二氧化硅和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O，
故答案为：HF分子间含有氢键；SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；
②已知25℃时，氢氟酸（HF）的电离平衡常数Ka=3.6×10-4．某pH=2的氢氟酸溶液，由水电离出的氢离子浓度=水电离出的氢氧根离子浓度=$\frac{10{\;}^{-14}}{10{\;}^{-2}}$=10-12mol/L，若将0.01mol/L HF溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合生成NaF溶液，氟离子水解溶液显碱性，溶液中离子浓度大小为：c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+），故答案为：10-12；  c（Na+）＞c（F-）＞c（OH-）＞c（H+）；
③两溶液混合后，c（Ca2+）=0.1 mol•L-1，c（F-）=c（H+）=$\sqrt{Ka×c（HF）}$=$\sqrt{3.6×10{\;}^{-4}×0.1}$mol•L-1=6×10-3ol/L，则Qc=c2（F-）•c（Ca2+）=（3.6×10-5mol/L）•0.1 mol•L-1=3.6×10-6＞Ksp，说明有沉淀产生，
故答案为：c（H+）=c（F-）=$\sqrt{3.6×10{\;}^{-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，则该体系有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．

练习册系列答案
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1．如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中符合图示关系的是（　　） 
A．还原性B．与水反应的剧烈程度
C．熔点D．原子半径
2．化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键．请回答下列有关实验装置的相关问题：
Ⅰ．图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置，甲同学认为图B装置进行酯化反应效果比A  要好，他的理由是便于冷凝回流，减少反应物损失；乙同学经查阅资料认为图C装置进行酯化反应效果更好，他的理由是既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成．


Ⅱ．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况．甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应．（已知：C+4HNO3 （浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$  4NO2↑+CO2↑+2H2O）
（1）甲同学的实验应该在通风橱中进行，才符合化学实验安全性的要求．
（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观
点是错误的，他的理由是4HNO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O （用化学方程式表示），为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示．
（3）常温下存在：2NO2?N2O4请用平衡移动原理解释B装置的作用降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2（用文字表述）．
（4）C装置中出现的现象是C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀），经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO3-形式存在，写出生成该离子的离子方程式C中溶液变浑浊（或产生白色沉淀）．
16．某小组同学为探究氯化按铵固体的性质，进行了以下实验．
【实验一】在大试管中放入氯化铵固体，加热．实验过程中，发现大试管底部固体减少，在试管口内壁有白色固体附着．
（1）请写出在试管口生成白色固体的化学方程式NH3+HC1=NH4C1．
【实验二】在大试管中放入熟石灰和氯化铵固体的混合物，加热并收集气体．
（2）请写出固体混合物在受热条件下发生反应的化学方程式2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
（3）下列可以用来收集该反应产生气体的装置是c d（填字母）．

【实验三】该小组同学为了探究氯化铵固体中的氯离子能否被过氧化钠氧化，在大试管中放入氯化铵和过氧化钠的固体混合物，加热并检验气体产物．
（4）同学们从元素的角度预测氯化铵被氧化的产物可能为Cl2或NO等，预测的理由是氯化铵中的氯元素和氮元素未达到最高价．
（5）实验过程中该小组同学将所得到的无色气体通入红色石蕊溶液，溶液变蓝，剩余气体能使带火星的木条复燃．通过上述现象，可以确定的氧化产物为O2．
（6）同学们根据资料进行假设：上述实验中Cl-未被氧化的原因可能是由于NH4+的存在．他们欲继续探究固体在加热条件下，氯离子能否被过氧化钠氧化，可采取的方法是将NH4Cl固体改为NaCl固体重复实验三中的实验步骤．
3．下列化合物中含有手性碳原子的是（　　）
A．B．C．CCl2F2D．H2N-CH2-COOH
13．己烷的同分异构体数有（　　）
A．5B．6C．7D．8
20．某实验小组测定某二元化合物X的组成，测定过程如图所示：请回答下列问题

（1）无色无味气体的电子式，X的化学式为Fe3C．
（2）溶液甲与足量氯气反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-．
（3）化合物X在空气中高温煅烧化学方程式为Fe3C+3O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+CO2．
16．亚硝酸钠是重要食品添加剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如图装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）
查阅资料：①HNO2为弱酸，室温下存在反应：3HNO2═HNO3+2NO↑+H2O；
②NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸．

实验操作：
①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；
③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．
回答下列问题：
（1）装置中仪器a的名称为分液漏斗，A中反应的化学方程式是C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O；
（2）D装置的作用是除去未反应的NO，防止污染空气；
（3）C中反应生成NaNO2的化学方程式是2NO+Na2O2=2NaNO2；
（4）检验C中产物有亚硝酸钠的正确操作是a（填序号）；
a．取少量生成物溶于稀硫酸，若产生无色气体并在液体上方变为红棕色，则含有NaNO2
b．取少量生成物溶于水充分振荡，滴加酚酞试液，若溶液变红，则含有NaNO2
（5）经检验C的产物中亚硝酸钠含量较少．
①甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还可能有其它固体物质．为排除干扰，甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是碱石灰（写名称）；
②乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是打开弹簧夹，通入N2一段时间．
16．已知C4H10的同分异构体有2种，则C4H9OH属于醇类的同分异构体共有（　　）
A．1种B．2种C．3种D．4种

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