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(lái)．
（1）不能通過(guò)電解純凈的液態(tài)HF獲得F₂，其原因是______；但電解液態(tài)KHF₂時(shí)，兩極分別得到F₂和H₂，寫出陽(yáng)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(qǐng)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(cè)得濃度均為0.10mol?L^-1的KF和HF混合溶液的pH=4，近似計(jì)算HF的電離平衡常數(shù)K _a（寫出計(jì)算過(guò)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

解：（1））氟化氫是共價(jià)化合物，純液態(tài)時(shí)不電離，因而不導(dǎo)電，故不能通過(guò)電解純凈的液態(tài)HF獲得F₂；
陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，HF₂^-在陽(yáng)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(jià)化合物，純液態(tài)時(shí)不電離，因而不導(dǎo)電；HF₂^--2e^-=F₂↑+H⁺；
（2）反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為MnF₃中+3價(jià)，總共降低1價(jià)，F(xiàn)元素化合價(jià)由-1價(jià)升高為F₂中0價(jià)，總共升高2價(jià)，化合價(jià)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(jià)由K₂MnF₆中+4價(jià)降低為MnF₃中+3價(jià)，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(kāi)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(shí)，混合液中鋁的微粒為AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7時(shí)，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^-．
分析：（1））氟化氫是共價(jià)化合物，純液態(tài)不導(dǎo)電；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，HF₂^-在陽(yáng)極上放電，生成F₂與H⁺；
（2）反應(yīng)中Mn元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為MnF₃中+3價(jià)，總共降低1價(jià)，F(xiàn)元素化合價(jià)由-1價(jià)升高為F₂中0價(jià)，總共升高2價(jià)，化合價(jià)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(shí)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(jì)算；
（4）由圖可知溶液pH=5時(shí)，混合液中鋁的微粒為AlF₂⁺、AlF₃，pH值=7時(shí)，鋁的微粒為Al（OH）₃，即AlF₂⁺、AlF₃與OH^-反應(yīng)生成Al（OH）₃、F^-．
點(diǎn)評(píng)：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(jì)算、讀圖獲取信息能力等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．