Question

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 423 K 的温度下制备F₂的化学方程式：_________________________。

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________________________。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___________。

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的水溶液是氢氟酸，能用于蚀刻玻璃，其化学反应方程式为：________________________

②已知25 ℃时，氢氟酸(HF)的电离平衡常数K_a＝3.6×10^－4。

某pH＝2的氢氟酸溶液，由水电离出的c(H^＋)＝___________mol/L；若将0.01 mol/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：________________________。

③又已知25 ℃时，溶度积常数K_sp(CaF₂)＝1.46×10^－10。现向1 L 0.2 mol/L HF溶液中加入 1 L 0.2 mol/L CaCl₂ 溶液，通过列式计算说明是否有沉淀产生：______________________

Answer

2K2MnF6＋4SbF5 4KSbF6＋2MnF3＋F2↑ _2HF2-＋2e－===H2↑＋4F－ 氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸 HF分子存在分子间氢键 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 10－12 c(Na＋)>c(F－)>c(OH－)>c(H＋) c(H＋)＝c(F－)＝_mol·L－1＝6×10－3_mol·L－1，c(Ca2＋)＝0.1_mol·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

【解析】Ⅰ.以K2MnF6和SbF5为原料，在 423 K的温度下，K2MnF6和SbF5先生成KSbF6和MnF4，MnF4受热易分解为MnF3和F2，发生反应的总化学方程式2K2MnF6＋4SbF5 4KSbF6＋2MnF3＋F2↑；

阴极上H+(来源于HF2-)发生还原反应生成氢气，其电极反应式为2HF2-＋2e－===H2↑＋4F－；氟气和氢气能发生剧烈反应，引发爆炸，为防止氟气与氢气的反应，电解制氟时，要用镍铜合金隔板将两种气体产物严格分开；

Ⅱ.①HF分子间存在氢键，其熔沸点明显高于HCl；HF的水溶液是氢氟酸，能溶解SiO2，常用于蚀刻玻璃，发生反应的化学反应方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；

②某pH＝2的氢氟酸溶液，水的电离受到抑制，由水电离出的c(H＋)水＝c(OH-)溶液==mol/L=10－12 mol/L，将0.01 mol/L HF溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，恰好完全中和，所得溶液为NaF溶液，因F-的水解，溶液显碱性，结合电荷守恒式可知溶液中离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(F－)>c(OH－)>c(H＋) ；

③两溶液混合后，c(Ca2+)=0.1 mol•L-1，c(F-)==mol·L－1＝6×10－3mol·L－1，c(Ca2＋)＝0.1mol·L－1，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。