Question

(14分)氟和氟鹽是化工原料。由于氟氣性質活潑，很晚才制取出來。
（1）不能通過電解純凈的液態HF獲得F₂，其原因是                   ；但電解液態KHF₂時，兩極分別得到F₂和H₂，寫出陽極上HF₂^- 放電產生氣體的電極反應式        。
（2）利用K₂MnF₆和SbF₅在一定條件下發生反應也能制取氟，同時生成KSbF₆和MnF₃，化學方程式為                                     ，其中還原產物是      。
（3）已知氟化氫氣體中存在下列平衡：H₃F₃ 3HF △H＞0,  H₂F₂ 2HF △H＞0。
①若在定溫定容條件下再充入H₃F₃，則H₃F₃與HF的濃度（mol／L）比值     （填“增大”“減小”或“不變”，下同）；
②若在定溫定容條件下再充入HF，則H₃F₃與HF 的濃度（mol／L）比值     。
（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調整到7，寫出有關反應的離子方程式為
                                    。
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Answer 1

（14分）
（4）AlF₂^＋+3OH^－=Al(OH)₃↓+2F^－（2分），AlF_３+3OH^－=Al(OH)₃↓+３F^－（2分）

解析考點：制備實驗方案的設計；氧化還原反應方程式的配平；弱電解質在水溶液中的電離平衡；電解原理；鹵素原子結構及其性質的比較．
分析：（1））氟化氫是共價化合物，純液態不導電；陽極發生氧化反應，HF₂^-在陽極上放電，生成F₂與H⁺；
（2）反應中Mn元素化合價由+4價降低為MnF₃中+3價，總共降低1價，F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為2，所以MnF₃系數為2，F₂系數為1，再根據元素守恒配平其它物質的系數；
氧化劑發生還原反應生成的物質是還原產物；
（3）HF的電離平衡常數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^-反應生成Al（OH）₃、F^-．
解：（1））氟化氫是共價化合物，純液態時不電離，因而不導電，故不能通過電解純凈的液態HF獲得F₂；
陽極發生氧化反應，HF₂^-在陽極上放電，生成F₂與H⁺，電極反應式為HF₂^--2e^-=F₂↑+H⁺，
故答案為：氟化氫是共價化合物，純液態時不電離，因而不導電；HF₂^--2e^-=F₂↑+H⁺；
（2）反應中Mn元素化合價由+4價降低為MnF₃中+3價，總共降低1價，F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為2，所以MnF₃系數為2，F₂系數為1，根據錳元素守恒可知K₂MnF₆系數為2，根據K元素守恒可知KSbF₆系數為4，根據Sb元素守恒可知SbF₅系數為4，反應方程式為2K₂MnF₆+4SbF₅=4KSbF₆+2MnF₃+1F₂↑；
反應中Mn元素化合價由K₂MnF₆中+4價降低為MnF₃中+3價，K₂MnF₆發生還原反應生成MnF₃，MnF₃是還原產物．
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^-反應生成Al（OH）₃、F^-，反應離子方程式為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^-．