Question

3．氟及其化合物的發(fā)現(xiàn)史充滿艱辛，現(xiàn)在氟及其化合物在生產(chǎn)生活中被廣泛使用，造福人類．
（1）氟單質(zhì)極其活潑，化學(xué)家于1986年首次制得氟氣，三步反應(yīng)原理如下：
①2KMnO₄+3H₂O₂+2KF+10HF=2K₂MnF₆+2O₂↑+8H₂O  
②SbCl₅+5HF═SbF₅+5HCl
③2K₂MnF₆+4SbF₅═4KSbF₆+2MnF₃+F₂  （反應(yīng)①、②里氟元素化合價(jià)不變）
則下列說(shuō)法正確的是CD
A．反應(yīng)①配平后，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為3：2，
B．反應(yīng)②③都是氧化還原反應(yīng)
C．反應(yīng)③中K₂MnF₆一定是氧化劑可能還起到還原劑的作用
D．生成0.5mol的F₂整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)是4N_A個(gè)
（2）牙齒表面有一層釉質(zhì)，其組成為羥基磷灰石Ca₅（PO₄）₃OH（Ksp=6.8×10^-37），容易受到酸的侵蝕，為了防止蛀牙，人們常使用含氟離子的牙膏，其中的氟化物可使羥基磷灰石轉(zhuǎn)化為更難溶的氟磷灰石Ca₅（PO₄）₃F（Ksp=1.0×10^-60），寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式Ca₅（PO₄）₃OH+F^-=Ca₅（PO₄）₃F+OH^-；該反應(yīng)的平衡常數(shù)為6.8×10²³．

Answer 1

分析 （1）Mn元素化合價(jià)由KMnO₄中+7價(jià)降低為K₂MnF₆中+4價(jià)，化合價(jià)共降低3價(jià)，H₂O₂中氧元素由-1價(jià)升高為O₂中0價(jià)，化合價(jià)共升高2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，可知KMnO₄、K₂MnF₆系數(shù)為2，H₂O₂、O₂的系數(shù)為3，由原子守恒，配平后方程式為：2KMnO₄+3H₂O₂+2KF+10HF=2K₂MnF₆+3O₂↑+8H₂O；
A．反應(yīng)①中氧化劑是KMnO₄，還原劑是H₂O₂；
B．反應(yīng)②中元素化合價(jià)均為發(fā)生變化；
C．反應(yīng)③中K₂MnF₆中Mn元素化合價(jià)降低為MnF₃中+3價(jià)，反應(yīng)中F元素化合價(jià)由-1升高為0價(jià)；
D．反應(yīng)①③屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)③中根據(jù)F元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)，根據(jù)方程式計(jì)算需要K₂MnF₆的物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)①中Mn元素化合價(jià)變化計(jì)算①中轉(zhuǎn)移電子；
（2）由題意可知，反應(yīng)離子方程式為：Ca₅（PO₄）₃OH+F^-=Ca₅（PO₄）₃F+OH^-；該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{F}^{-}）}$=$\frac{\frac{Ksp[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}OH]}{c\{[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]^{-}\}}}{\frac{Ksp[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]}{c\{[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]^{-}\}}}$．

解答 解：（1）Mn元素化合價(jià)由KMnO₄中+7價(jià)降低為K₂MnF₆中+4價(jià)，化合價(jià)共降低3價(jià)，H₂O₂中氧元素由-1價(jià)升高為O₂中0價(jià)，化合價(jià)共升高2價(jià)，化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為6，可知KMnO₄、K₂MnF₆系數(shù)為2，H₂O₂、O₂的系數(shù)為3，由原子守恒，配平后方程式為：2KMnO₄+3H₂O₂+2KF+10HF=2K₂MnF₆+3O₂↑+8H₂O；
A．反應(yīng)①中氧化劑是KMnO₄，還原劑是H₂O₂，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：3，故A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)②中元素化合價(jià)均為發(fā)生變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)③中K₂MnF₆中Mn元素化合價(jià)降低為MnF₃中+3價(jià)，反應(yīng)中F元素化合價(jià)由-1升高為0價(jià)，化合價(jià)變化的F元素可能來(lái)自K₂MnF₆中，故C正確；
D．反應(yīng)①③屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)②是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)③中轉(zhuǎn)移電子為0.5mol×2×1=1mol，由方程式可知需要K₂MnF₆的物質(zhì)的量為0.5mol×2=1mol，由反應(yīng)①中Mn元素化合價(jià)變化，可知反應(yīng)①中轉(zhuǎn)移電子為1mol×3=3mol，故整個(gè)過(guò)程轉(zhuǎn)移電子為4N_A，故D正確，
故答案為：2、3、2、10、2、2、8；CD；
（2）由題意可知，反應(yīng)離子方程式為：Ca₅（PO₄）₃OH+F^-=Ca₅（PO₄）₃F+OH^-；該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{F}^{-}）}$=$\frac{\frac{Ksp[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}OH]}{c\{[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]^{-}\}}}{\frac{Ksp[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]}{c\{[C{a}_{5}（P{O}_{4}）_{3}]^{-}\}}}$=$\frac{6.8×1{0}^{-37}}{1×1{0}^{-60}}$=6.8×10²³，
故答案為：Ca₅（PO₄）₃OH+F^-=Ca₅（PO₄）₃F+OH^-；6.8×10²³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)基本概念、計(jì)算與配平以及溶度積有關(guān)計(jì)算等，題目素材基本脫離中學(xué)內(nèi)容，較好的考查學(xué)生閱讀獲取信息能力、知識(shí)遷移運(yùn)用能力，難度較大．