【高中化学奥林匹克竞赛辅导】 无机元素化学补充
稀 有 气 体 习 题
1. 氦的起源是什么？
2. 为什么稀有气体的沸点随其原子系数增加呈现规律性的变化？ 3. 如何从Xe制备XeF2、XeF4和XeF6？
4. 写出水与XeF2、XeF4和XeF6作用的平衡反应方程式？ 5. 怎样制取氙酸盐和高氙酸盐？
6. 写出在酸性溶液中，用I? 还原XeO3以得到Xe的反应方程式。 7. 试用VSEPR理论，推测XeF4、XeO3、XeO64? 的结构式。 8. 完成下列各反应
－
(1) XeF2 + I?? (6) CF3CF＝CF2 + XeF4 ?? (2) XeF2 + H2 ?? (7) XeF2 + HOR ?? (3) XeF2 + NH3 ?? (8) MXeF7 ??
－
(4) NO + XeF2 ?? (9) BrO3 + XeF2(aq) ?? (5) NO2 + XeF2 ?? (10) Xe(OTeF5)2 ??
φAφBH4XeO6+2.36VXeO3?XeF2+2.12V+2.64VXe3HXeO6+0.94VHXeO4?XeF2+1.26V+2.64VXe 9. (1) 试述上述电位图中，未知的电极电位？
(2) 上述哪些电对的电极电位与溶液的pH有关？ (3) 上述哪些氧化态能发生歧化？
(4) 利用上述的数据，你能否计算出Kw值，若能，请计算出来。若不能，指出还应有哪些常数？ 10. 氙和氟作用，生成XeF2、XeF4和XeF6，其反应的平衡常数分别为 Kp,523k Kp,673K Xe(g) + F2(g) ?? XeF2(g) 8.80×104 3.60×102 Xe(g) + 2F2(g) ?? XeF4(g) 1.07×108 1.98×103 Xe(g) + 3F2(g) ?? XeF6(g) 1.01×108 36.0
(1) 现要求制备压强为1atm的XeF2，而XeF4含量小于1%，求在250℃和400℃时,氙和氟的初压力比应各为多大？
(2) 为了制备压强为1atm的XeF6，而XeF4含量小于10%。试问用单质合成时,温度选用250℃？还是400℃好？还是两者都可以？其次在所选用的温度下，平衡时氟的分压为多大？
(3) 欲制备XeF4时，应选250℃还是400℃？或两者均可？
11. Xe有一种化合物XeO3，极不稳定，易转化为其单质而呈强氧化性，将适量的XeO3投入到
＋
60mL0?1mol/L的Mn2的水溶液中刚好完全反应，放出唯一的气体Xe在标况下的体积为112mL，求反应后的溶液中，Mn在化合物中的价态。若反应后的溶液稀释到180mL，求其pH值。
12.氟是一种氧化性极强的非金属元素,它甚至能与Xe在一定压强下直接化合,生成XeF2,XeF4,XeF6等固体,这些固体都容易发生水解.XeF6完全水解后的固体物质XeO3极不稳定易转化为单质而呈强氧化性.将适量的XeO3投入30mL0.1mol/LMn2+的水溶液中,刚好完全反应,放出唯一一种气体单质,该气体单质在标准状况下的体积为56mL. 则: 并通过计算确定反应产物,写出反应的化学方程式.
答案
14%4?4H???2He?2??211. He在宇宙中主要是由太阳或恒星提供能量产生热核反应而富集的，
2. 稀有气体是单原子单质，原子之间的色散力随原子序数的增加而增加，随着色散力的增加，稀有气体的沸
点升高，所以稀有气体的沸点随其原子系数增加呈规律性的变化。 3. Xe + F2Xe + 2F24OO ℃, 1 atmXeF2
XeF4 （Xe:F2=1:5） Xe + 3F23OO ℃, 60 atm6OO ℃, 6 atmXeF6 （Xe:F2=1:20）
4. 2XeF2(s) + 2H2O(l)2Xe(g) + 4HF(g) + O2(g) 6XeF4(s) + 12H2O(l)4Xe(g) + 24HF(g) + 3O2(g) + 2XeO3(s) XeF6(s) + H2O(l)XeOF4(s) + 2HF(g) XeOF4(s) + 2H2O(l)XeO3(s) + 4HF(g)
－－
5. XeF6 + 3H2OXeO3 + 6HF XeO3 + OHHXeO4 XeO3 + 4NaOH + O3 + 6H2ONa4XeO6?8H2O↓ + O2↑
－－－
XeO3 + F2 + 6OHXeO64 + 2F + 3H2O
－
6. 9I? + XeO3+ 6H+Xe + 3I3 + 3H2O 7.
XeF4
AB4E2型
平面四方
FFXeFF
XeO3 AB3E型 三角锥
XeOOO
OOO4O
XeO6
4?
AB6型
正八面体 OXeO8. (1) XeF2 + 2I(3) 3XeF2 + 8NH3(5) 2NO2 + XeF2(7) XeF2 + HOR－
－
Xe + I2 + 2F (2) XeF2 + H2Xe + 2HF 3Xe + 6NH4F + N2 (4) 2NO + XeF22FNO + Xe 2O2NF + Xe (6) 2CF3CF=CF2 + XeF42CF3CF2CF3 + Xe FXeOR + HF (8) 2MXeF7△M2XeF8 + XeF6
(9) BrO3 + XeF2 + H2O－
BrO4 + Xe + 2HF (10) Xe(OTeF5)2
2－
△1Xe + 2O2 + O(TeF5)2
9. (1) (2)
?HXeO4－4/XeF2??0.57V?XeO3/XeF2??1.86V
?HXeO6/XeO3、
?XeO/XeF3、
?ΗXe??ΗXe?????、
?HXeO－4/XeF2与pH有关.
HXeO4 + 2Xe + 6F + 3H2O
－
－
(3) XeF2能发生歧化反应：
－3XeF2 + 3H2OXeO3 + 2Xe + 6HF 3XeF2 + 7OH
(4)
?HXeO46/XeO3??Η4XeO6/XeO3?0.05922lg[H4XeO6][H+]21
?HXeO43－－6/HXeO4??ΗXeO3－/HXeO－?640.05922lg－[HXeO3]6－4[HXeO－][OH] 4令
?HXeO/XeO??HXeO633－－6/HXeO4
0.059220.05922lg[H4XeO6][H+]2[OH-]4[HXeO－]4[HXeO][H4XeO6][HXeO－]43－6??ΗXeO3－/HXeO－??Η4XeO6/XeO364
lg{+3??[H+]5[OH－]5}??0.94V－2.36V3－－[H][HXeO6][OH]
Ka?Ka?Ka1?还需下列平衡常数才能解得Kw。 H4XeO6HXeO4
－3H+ + HXeO63
－－
?
XeO3 + OH K值
10. (1) 250℃起始分压比pXe: (2) 250℃
pF2＝2.39:1，400℃时起始分压比pXe:
pF2＝2.54:1。
pF2＝10.6 atm
(3) 两者均可。若考虑反应速率，应选400℃有利。
11.
12. 因为：
XeO3投入30mL0.1mol/LMn2+的水溶液中,刚好完全反应,放出唯一一种气体单质,该气体单质在标准状况下的体积为56mL. 所以：
XeO3的毫摩尔数=56/22.4=2.5(mmol) Mn2+的毫摩尔数=30*0.1=3.0(mmol)
反应过程中，XeO3的得电子数=6 所以:
反应过程中，Mn2+的失电子数=6*2.5/3.0=5，反应后，Mn2+变为正7价 因此，反应式为：
5 * XeO3 + 6 * Mn(2+) + 30 * H(+) ==== 5 * Xe + 6 * Mn(7+) + 15 * H2O
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