Question

【題目】鹵族元素在化學(xué)中有著極為廣泛的應(yīng)用。

Ⅰ. 由于氟的特殊化學(xué)性質(zhì)，它和其他鹵素在單質(zhì)及化合物的制備與性質(zhì)上存在較明顯的差異。

（1）化學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，SbF5能與[MnF6]2－離子反應(yīng)得到MnF4，SbF5轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定離子[SbF6]－的鹽。而MnF4很不穩(wěn)定，受熱易分解為MnF3和F2。根據(jù)以上研究寫出以K2MnF6和SbF5為原料，在423 K 的溫度下制備F2的化學(xué)方程式：________________________________________________。

（2）現(xiàn)代工業(yè)以電解熔融的氟氫化鉀(KHF2)和氟化氫(HF)混合物制備氟單質(zhì)，電解制氟裝置如圖所示。

電解制氟時，要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產(chǎn)物嚴(yán)格分開的原因是______________________。

（3）HF的水溶液是氫氟酸，能用于蝕刻玻璃，其化學(xué)反應(yīng)方程式為： ____________________。

Ⅱ. 實驗室常用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣。將0.08mol KMnO4固體加熱一段時間后，收集到a molO2；向反應(yīng)后殘留的固體中加入足量的濃鹽酸，又收集到b mol Cl2，此時Mn元素全部以Mn2+的形式存在于溶液中。

（1）請根據(jù)上述描述寫出K2MnO4與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣的離子反應(yīng)方程式：__________________。

（2）通過上述文字中提供的數(shù)據(jù)計算出a+b的范圍為_____________________。

Ⅲ. ClO2可替代Cl2作為自來水消毒劑。常用 “有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。則ClO2的有效氯含量為__________。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))

Answer 1

【答案】 2K2MnF6＋4SbF54KSbF6＋2MnF3＋F2↑ 氟氣和氫氣能發(fā)生劇烈反應(yīng)，引發(fā)爆炸 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O MnO42-＋8H++4Cl-=Mn2+＋2Cl2↑＋4H2O 0.16≤a+b＜0.2 2.63

【解析】試題分析：本題主要考查化學(xué)方程式和離子方程式的書寫，氧化還原反應(yīng)的計算。

I（1）根據(jù)題意寫出：K2MnF6+2SbF5=2KSbF6+MnF4，2MnF42MnF3+F2↑，兩式相加消去不穩(wěn)定的MnF4，在423K下制備F2的化學(xué)方程式為2K2MnF6＋4SbF54KSbF6＋2MnF3＋F2↑。

（2）氫氣與氟氣能發(fā)生劇烈反應(yīng)，發(fā)生爆炸，所以電解制氟時，要用鎳銅合金隔板將兩種氣體產(chǎn)物嚴(yán)格分開。

（3）玻璃的主要成分為SiO2，SiO2與HF反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。

II（1）KMnO4受熱分解生成K2MnO4、MnO2和O2，根據(jù)題意K2MnO4與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，K2MnO4被還原成Mn2+，反應(yīng)可寫成：MnO42-+Cl-+H+→Mn2++Cl2↑+H2O，Mn元素的化合價由+6價降至+2價，Cl元素的化合價由-1價升至0價，根據(jù)得失電子守恒配平，MnO42-+4Cl-+H+→Mn2++2Cl2↑+H2O，結(jié)合原子守恒和電荷守恒，寫出離子方程式為：MnO42-+4Cl-+8H+=Mn2++2Cl2↑+4H2O。

（2）在整個過程中KMnO4中所有Mn元素的化合價都由+7價降為+2價，分解過程中的氧化產(chǎn)物為O2，與濃鹽酸反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為Cl2，根據(jù)得失電子守恒，0.08mol5=4n（O2）+2n（Cl2），4a+2b=0.4。若KMnO4沒有分解，a=0，b=0.2，a+b=0.2；若KMnO4完全分解，根據(jù)方程式：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，a取最大值0.04，則b=0.12，a+b=0.16，a+b的取值范圍為：0.16a+b0.2。

III.ClO2Cl-，1gClO2得到電子物質(zhì)的量為5，根據(jù)“有效氯含量”的定義，m（Cl2）71g/mol2=5，m（Cl2）=2.63g，則ClO2的有效氯含量為2.63。