氢、稀有气体

氢、稀有气体练习

（1997）第一题（10分）：次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到40～50℃，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A的主要化学性质如下：①温度超过60℃，分解成金属铜和一种气体；②在氯气中着火；③与盐酸应放出气体。

回答如下问题：

1．写出A的化学式。2．写出A的生成反应方程式。3．写出A与氯气反应的化学方程式。4．写出A与盐酸反应的化学方程式。

【解题思路】整个试题围绕着A是什么物质。可以把有关的信息用如下的图形来综合：

4

(+H2A+H2SO4+H3PO4

是红棕色难溶物

MX型的组成，即1：1型化合物

Cu和一种气体，可见A中有Cu

与盐酸反应放出气体，这种气体不可能是A中的Cu一定是

A中的另一组成产生的，可假设X+HCl产生的气体

，可假设M=Cu

首先可以把A写成MX。其中的M是铜是无疑的，因A经加热分解可以得到铜（M＝Cu）。X是什么？这是本题的难点。先根据MX具有ZnS的结构，是M：X＝1︰1的组成，A只可能是CuS，CuP，CuO和CuH等等，显然，只有CuH才是与其他信息对应的，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂（NaH2PO2）还原的元素，若是CuP，与铜和磷的化合价矛盾（按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的组成），所以A是CuH。如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP 等等物质，与A的晶体结构属ZnS型（1︰1的MX）矛盾，更无后面所述的几种化学性质，不可取。解决了A是什么（本题的关键），其余的问题引刃而解。

1．CuH（4分）

2．4CuSO4＋3H3PO2＋6H2O＝4CuH＋3H3PO4＋4H2SO4（2分）

3．2CuH＋3Cl2＝2CuCl2＋2HCl（2分）

4．CuH＋HCl＝CuCl＋H2（2分）

2002第9题（8分）Xe和F2反应，和1.225 mol/L F2

9－1。应在什么温度下制备XeF6和XeF4?

XeF6——约550K XeF4——约850K（各1

9－2。Xe和F2生成XeF6和XeF4

生成XeF6的反应放热更多。

理由是：若Xe与F2生成XeF4XeF6

的生成，而由附图可见，事实恰恰相反或答：反应XeF6 = XeF4 + F2发生在相对高的温度下。或答：上述正向反应是体积增大的反应，所以正向反应是吸热的。（4分）

9－3。为有效地制备XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。

在上图条件下必须在高温下才能制备XeF2, 但高温要求的技术问题太多，因而，应降低投料中F2/Xe的比值，可有效制备XeF2。（2分）

2004第1题（7分）用2份等质量的XeF2和XeF4混合物进行如下实验：（1）一份用水处理，得到气体A 和溶液B，A 的体积为56.7 mL（标准状况，下同），其中含O2 22.7 mL，余为Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL 浓度为0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。（2）另一份用KI溶液处理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O3 35.0mL。求混合物中XeF2和XeF4各自的物质的量。

由（1）求Xe的总量：Xe 56.7mL－22.7mL＝34.0mL

34.0mL/2.24×104mL/mol＝1.52×10－3mol（1分）

XeO3＋6Fe2＋＋6H＋＝Xe＋6Fe3＋＋3H2O

1 6 （1分）

x0.100mol/L×0.0300mL

x＝5.0x10－4mol （1分）

Xe的总量 1.52×10－3mol＋5.0×10－4mol＝2.02×10－3mol（1分）

由（2）

XeF2＋2I－→I2～2S2O32－

1 2 （1分）

y z z＝2 y（1分）

XeF4＋4I－→2I2～4S2O32－

第 6 题（9分）潜在储氢材料——化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等电子体）。C 在155o C释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等电子体。高于500o C时D 释放氢气，转变为化合物E，E 有多种晶型。

6-1 写出A、B、C、D、E 的化学式。

A H3B:NH3（或BNH6）

B H2B=NH2（或BNH4）C—H2B-NH2—n

D B3N3H6

E BN （5分）

6-2 化合物A 转变为E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？

A→B 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531) B→D 2.016/28.85 = 6.988 % (或0.06988）

D →

E 6.048/26.84 = 22.5 %（或0.225） A →E 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) （2分）

6-3 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。

3 CH

4 + 2(HBNH)3 + 6 H 2O = 3 CO 2 + 6 H 3BNH 3 （2分）

2004江苏第6题(共14分)

氟是一种氧化性极强的非金属元素，它甚至能与稀有气体氙反应生成XeF 2、XeF 4、XeF 6等固体，这

些固体都极易与水反应。其中XeF 2与H 2O 仅发生氧化还原反应，而XeF 4与H 2O 反应时，有一半的XeF 4

与H 2O 发生氧化还原反应，另一半则发生歧化反应：3Xe(Ⅳ)→Xe+2Xe(Ⅵ)。XeF 6则发生非氧化还原反应

完全水解。试回答下列问题：

(1) 写出XeF 4与H 2O 反应的方程式 ；

(2) 14.72gXeF 6完全水解后，再加入100mL 0.600mol·L －

1 Mn 2+的水溶液，反应完全后，放出的气体干燥后再通过红热的金属铜，体积减少20％。

① 通过计算可确定Mn 2+的氧化产物为 ，相应的化学方程式为 ② 将所得溶液稀释到1000mL 后，求溶液pH 以及氟离子浓度。(已知弱酸HF 在水溶液中存在电离平衡，Ka=]

[]][[HF F H -+=3.5×10－4)溶液的pH 为 ，F －浓度为 mol·L -1。 (3) 合成XeF 2、XeF 4、XeF 6时通常用Ni 制反应容器，使用前用F 2使之钝化。

① 上述化合物的分子构型分别是 ；

② 使用Ni 制反应容器前用F 2钝化的两个主要原因是

③ 红外光谱和电子衍射表明XeF 6的结构绕一个三重轴发生畸变。画出XeF 6结构发生畸变的示意图

6．(共14分)

(1) 6XeF 4+12H 2O

4Xe+3O 2+2XeO 3+24HF (2分) (2)

① MnO 4－ (2分)

5XeO 3+6Mn 2++9H 2O 5Xe+6MnO 4－

+18H + 2XeO 32Xe+3O 2 (或：12XeO 3+12Mn 2++18H 2O

12Xe+12MnO 4－+3O 2+36H + (2分) (提示：XeF 6+3H 2O

XeO 3+6HF XeO 3Xe+3/2O 2 (a)

14.72gXeF 6为0.06mol ，生成XeO 3为0.06mol ，共放出Xe 气体0.06mol ，被铜吸收的O 2为

0.06/4=0.015mol ，由此可知发生反应(a)的XeO 3为0.01mol ，氧化Mn 2+的XeO 3为0.05mol ，Mn 2+为0.06mol ，Mn 2+的氧化产物应为MnO 4－

) ② 0.74 7.0×10－4

(2分)

(3)

① 直线形、平面正方形、畸变八面体 (2分)

② Ni 器表面生成NiF 2保护膜；除去表面氧化物，否则表面氧化物与XeF x 反应 (2分)