Question

氟和氟鹽是化工原料．由于氟氣性質(zhì)活潑，很晚才制取出來．
（1）不能通過電解純凈的液態(tài)HF獲得F₂，其原因是    ；但電解液態(tài)KHF₂時，兩極分別得到F₂和H₂，寫出陽極上HF₂^-放電產(chǎn)生氣體的電極反應(yīng)式    ．
（2）利用化學(xué)反應(yīng)也能制取氟．請配平下列化學(xué)方程式：     K₂MnF₆+    SbF₅--    KSbF₆+    MnF₃+    F₂↑；其中還原產(chǎn)物是    ．
（3）某溫度下測得濃度均為0.10mol?L^-1的KF和HF混合溶液的pH=4，近似計算HF的電離平衡常數(shù)K _a（寫出計算過程）．
（4）一定濃度的HF和Al₂（SO₄）₃混合液中，鋁的各種微粒含量?隨pH的分布曲線如圖示．用NaOH使混合液的pH從5調(diào)整到7，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：    ．

Answer 1

【答案】分析：（1））氟化氫是共價化合物，純液態(tài)不導(dǎo)電；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，HF₂^-在陽極上放電，生成F₂與H⁺；
（2）反應(yīng)中Mn元素化合價由+4價降低為MnF₃中+3價，總共降低1價，F(xiàn)元素化合價由-1價升高為F₂中0價，總共升高2價，化合價升降最小公倍數(shù)為2，所以MnF₃系數(shù)為2，F(xiàn)₂系數(shù)為1，再根據(jù)元素守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)；
氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)生成的物質(zhì)是還原產(chǎn)物；
（3）HF的電離平衡常數(shù)K_a=，溶液pH=4，則溶液中c（H⁺）=10^-4 mol?L^-1，所以平衡時c（HF）=（0.10-1×10^-4） mol?L^-1≈0.10 mol?L^-1，c（F^-）=（0.10+1×10^-4）mol?L^-1≈0.10mol?L^-1，代入電離平衡常數(shù)計算；
（4）由圖可知溶液pH=5時，混合液中鋁的微粒為AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7時，鋁的微粒為Al（OH）₃，即AlF₂⁺、AlF₃與OH^-反應(yīng)生成Al（OH）₃、F^-．
解答：解：（1））氟化氫是共價化合物，純液態(tài)時不電離，因而不導(dǎo)電，故不能通過電解純凈的液態(tài)HF獲得F₂；
陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，HF₂^-在陽極上放電，生成F₂與H⁺，電極反應(yīng)式為HF₂^--2e^-=F₂↑+H⁺，
故答案為：氟化氫是共價化合物，純液態(tài)時不電離，因而不導(dǎo)電；HF₂^--2e^-=F₂↑+H⁺；
（2）反應(yīng)中Mn元素化合價由+4價降低為MnF₃中+3價，總共降低1價，F(xiàn)元素化合價由-1價升高為F₂中0價，總共升高2價，化合價升降最小公倍數(shù)為2，所以MnF₃系數(shù)為2，F(xiàn)₂系數(shù)為1，根據(jù)錳元素守恒可知K₂MnF₆系數(shù)為2，根據(jù)K元素守恒可知KSbF₆系數(shù)為4，根據(jù)Sb元素守恒可知SbF₅系數(shù)為4，反應(yīng)方程式為2K₂MnF₆+4SbF₅=4KSbF₆+2MnF₃+1F₂↑；
反應(yīng)中Mn元素化合價由K₂MnF₆中+4價降低為MnF₃中+3價，K₂MnF₆發(fā)生還原反應(yīng)生成MnF₃，MnF₃是還原產(chǎn)物．
故答案為：2；4；4；2；1；MnF₃；
（3）解：溶液pH=4，則溶液中c（H⁺）=10^-4 mol?L^-1，
                   HF    H⁺+F^-
開始（ mol?L^-1）：0.10              0        0.10
平衡（ mol?L^-1）：（0.10-1×10^-4）  1×10^-4  （0.10+1×10^-4 ）
c（HF）=（0.10-1×10^-4） mol?L^-1≈0.10 mol?L^-1 
c（F^-）=（0.10+1×10^-4）mol?L^-1≈0.10mol?L^-1
K_a===1.0×10^-4 mol?L^-1，
答：該溫度下HF的電離平衡常數(shù)近似為1.0×10^-4 mol?L^-1；
（4）由圖可知溶液pH=5時，混合液中鋁的微粒為AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7時，鋁的微粒為Al（OH）₃，即AlF₂⁺、AlF₃與OH^-反應(yīng)生成Al（OH）₃、F^-，反應(yīng)離子方程式為AlF₂⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓+2F^-、AlF₃+3OH^-=Al（OH）₃↓+3F^-，
故答案為：AlF₂⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓+2F^-、AlF₃+3OH^-=Al（OH）₃↓+3F^-．
點評：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)、電離平衡計算、讀圖獲取信息能力等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用知識分析問題、解決問題的能力．