Question

(共14分)氟是一種氧化性極強的非金屬元素，它甚至能與稀有氣體氙反應生成XeF₂、XeF₄、XeF₆等固體，這些固體都極易與水反應。其中XeF₂與H₂O僅發生氧化還原反應，而XeF₄與H₂O反應時，有一半的XeF₄與H₂O發生氧化還原反應，另一半則發生歧化反應：3Xe(Ⅳ)→Xe+2Xe(Ⅵ)。XeF₆則發生非氧化還原反應完全水解。試回答下列問題：

(1) 寫出XeF₄與H₂O反應的方程式                                             ；

(2) 14.72gXeF₆完全水解后，再加入100mL 0.600mol?L^－1 Mn²⁺的水溶液，反應完全后，放出的氣體干燥后再通過紅熱的金屬銅，體積減少20％。

    ① 通過計算可確定Mn²⁺的氧化產物為                   ，相應的化學方程式為：

                                                                        ；

    ② 將所得溶液稀釋到1000mL后，求溶液pH以及氟離子濃度。(已知弱酸HF在水溶液中存在電離平衡，Ka==3.5×10^－4)溶液的pH為     ，F^－濃度為      mol?L^-1。

(3) 合成XeF₂、XeF₄、XeF₆時通常用Ni制反應容器，使用前用F₂使之鈍化。

    ① 上述化合物的分子構型分別是                                           ；

    ② 使用Ni制反應容器前用F₂鈍化的兩個主要原因是                             

                                                                             ；

    ③ 紅外光譜和電子衍射表明XeF₆的結構繞一個三重軸發生畸變。畫出XeF₆結構發生畸變的示意圖：

                                                                          

Answer 1

(1) 6XeF₄+12H₂O4Xe+3O₂+2XeO₃+24HF (2分)

(2)

① MnO₄^－    (2分)

      5XeO₃+6Mn²⁺+9H₂O5Xe+6MnO₄^－+18H⁺     2XeO₃2Xe+3O₂

       (或：12XeO₃+12Mn²⁺+18H₂O12Xe+12MnO₄^－+3O₂+36H⁺  (2分)

       (提示：XeF₆+3H₂OXeO₃+6HF

       XeO₃Xe+3/2O₂        (a)

       14.72gXeF₆為0.06mol，生成XeO₃為0.06mol，共放出Xe氣體0.06mol，被銅吸收的O₂為0.06/4=0.015mol，由此可知發生反應(a)的XeO₃為0.01mol，氧化Mn²⁺的XeO₃為0.05mol，Mn²⁺為0.06mol，Mn²⁺的氧化產物應為MnO₄^－)

② 0.74      7.0×10^－4  (2分)

(3)

① 直線形、平面正方形、畸變八面體  (2分)

    ② Ni器表面生成NiF₂保護膜；除去表面氧化物，否則表面氧化物與XeF_x反應  (2分)

    ③     (2分)