（十） 氢 稀有气体

1．⑴ 根据该反应的平衡常数看 ，当温度升高时 ，平衡常数减小 ，可见温度过高将不

利于XeF6 ( g )的生成 ，因此 ，在满足反应速率的前提下 ，应使反应在尽可能低

的温度下进行 。

⑵ ∵ 反应 ② － ① ＝ ③

Kp21.01?108 ∴ Kp3＝＝＝0.944 (523 K时)

Kp11.07?108 同理 ，673 K时 Kp3＝ ⑶ ∵ Kp＝

36.0＝0.0182

1.98?103pXeF6pXeF4?pF2

若 XeF6 / XeF4 > 10 ∴

11<0.944× pF210Θ

pF2> 10.6 ( p)

2．20 K时液氢密度为70.6 g / L ，相当于

－－－

70.6 g · L1÷1.008 g · mol1 ＝ 70.04 mol · L1

而LaNi5储氢密度为6.2×1022 H原子/cm3 可换算为 ：

－

6.2×1022 × 1000 ÷ 6.02×1023 ＝ 103.0 (mol · L1) 计算表明LaNi5储氢密度比液氢大得多 ，相当于液氢的

103.0 ÷ 70.04 ＝ 1.47 倍

3．题目所给定的燃烧温度虽然远高于室温 ，而有关热力学数据都是室温条件下的 ，但由

于反应热主要决定于旧健断裂的吸热和新健生成的放热 ，所以与温度变化关系不大 ，故仍然可用于相关计算 。

甲苯燃烧放热 ： C7H8(g) ＋ 9 O2 (g) ＝ 7 CO2(g) ＋ 4 H2O(g)

Θ－

Δ f Hm / kJ · mol1 50.00 0 －393.14 －241.82

Θ－

Δ r Hm ＝ 4×(－241.82) ＋ 7×(－393.14) － 50.00 ＝－3769.26 (kJ · mol1) 1 mol 甲苯吸收3 mol H2 所以氢的燃烧放热为 ： 3 H2(g) ＋

Θ

－

3O2 (g) ＝ 3 H2O(g) 2 Δ r Hm ＝ 3×(－241.82) － 0 － 0 ＝ －725.46 (kJ · mol1)

Θ－

反应总热量 Δ r H ＝－3769.26 － 725.46 ＝ －4494.72 (kJ · mol1) 甲苯燃烧放热所占比例 －3769.26 ÷ －4494.72 ×100％ ＝ 83.86％ 氢的燃烧放热所占比例 －725.46 ÷ －4494.72 ×100％ ＝ 16.14％

应当指出 ，上述计算具有一定的近似性 。因为计算中忽略了温度的影响(即没有考虑体

积变化引起的能量变化) ，也没有考虑氢与甲苯的结合能 。

4． 该液氢汽车的液氢储箱中所装氢的物质的量为 ： 70.6×151.44÷(1.008×2) ＝ 5303.4 (mol) 氢的燃烧反应为 ： H2(g) ＋ Δ r Hm ＝－285.83 (kJ · mol

Θ

－1

1O2 (g) ＝ H2O(g) 2)

该车每千米的能耗为 ：

285.83×5303.4÷274 ＝5532.4 (kJ)

5． 该氙的氟化物中Xe 和 F 的原子个数比为 ： Xe ∶ F ＝

0.409(0.758?0.409) ∶ ＝1∶5.9≈1∶6

131.2919.00 该化合物的实验式为 XeF6 。

6．根据题意 ，发生的反应方程式如下 ：

2 Xe ＋ n F2 ＝ 2 XeFn

XeFn ＋

nH2 ＝ Xe ＋ n HF 2HF ＋ NaOH ＝ NaF ＋ H2O

从题目的分析数据知 ，在XeFn 中含有Xe＝0.2507 g ，含有F＝0.1435 g ，则它们的

原子个数比为 ：Xe ∶ F ＝

0.25070.1435∶ ＝1∶4

131.319.00 则该化合物的化学式为 XeF4 。

7．根据题意 ，参加反应的PtF6的压强为12.40 kPa ，而参加反应的Xe的压强为

26.08 － 12.40 － 2.27 ＝ 11.41 (kPa)

由于在同温、同压下 ，气体的压力比等于它们的物质的量之比 ，所以它们的物质的量比

为 ： Xe ∶ PtF6 ＝ 11.41 ∶ 12.40 ＝ 1 ∶ 1 则该化合物的化学式为 Xe PtF6 。

（十一） 卤素

1．当XO3 和 X 为 ClO3 和 Cl 时 ，

－＋－Θ

正极电势为 ClO3 ＋ 6 H ＋ 5 e ＝ 3 Cl2 ＋ 3 H2O ?( ClO3/ Cl2)＝1.47 v

－－Θ

负极电势为 2 Cl － 2 e ＝ Cl2 ?(Cl2 / Cl) ＝1.36 v

－

－

－－－－

当正极电势和负极电势相等时反应达到平衡状态 ，在上述电势中 ，正极电势受介质酸度

＋

影响 ，而负极电势不受介质酸度影响 ，所以除[H]外，其它物种均处于标准态时 ，达平衡时的酸度可如下计算 ： 1.36 ＝ 1.47 ＋

＋

0.0591＋

lg [H]6

5 lg [H]＝－1.55 则pH＝1.55 即正向反应能够进行的最大 pH 值为1.55 。 同理 ：

－－－－

当XO3 和 X 为BrO3 和 Br 时 ，

－＋－Θ

正极电势为 BrO3 ＋ 6 H ＋ 5 e ＝ 3 Br2 ＋ 3 H2O ?( BrO3/ Br2)＝ 1.52 v

－－Θ

负极电势为 2 Br － 2 e ＝ Br2 ?(Br2 / Br) ＝1.07 v

－

－

达平衡时的酸度可如下计算 ： 1.07 ＝ 1.52 ＋

＋

0.0591＋

lg [H]6 5 lg [H]＝ －6.35 则pH＝6.35 即正向反应能够进行的最大 pH 值为6.35 。

－－－－

当XO3 和 X 为IO3 和 I 时 ，

－＋－Θ

正极电势为 IO3 ＋ 6 H ＋ 5 e ＝ 3 I2 ＋ 3 H2O ?( IO3/ I2)＝ 1.20 v

－－Θ

负极电势为 2 I － 2 e ＝ I2 ?(I2 / I) ＝0.54 v

－－

达平衡时的酸度可如下计算 ： 0.54 ＝ 1.20 ＋

＋

0.0591＋

lg [H]6 5 lg [H]＝ －9.31 则pH＝9.31 即正向反应能够进行的最大 pH 值为9.31 。

2．根据分配定律 ，“一定温度下 ，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值为一

常数”，该常数称为分配系数 。因此 ，溴在CCl4和H2O中的浓度比可写成

KD ＝

[Br2(CCl4)][Br2(aq)]＝25.0

Br2 在水中的起始浓度为 35.6 g?L1 ，

－

设Br2 在CCl4中的平衡浓度为 x g?L1 ，

－

则达平衡时

x＝25.0

35.6?x－

解得 x＝34.2 (g?L1)

－

所以 ，平衡时Br2 在水中的浓度为 [Br2(aq)]＝35.6 － 34.2 ＝ 1.4 (g?L1)

3． 根据题意可设计玻恩－哈柏循环如下 ：

①

Rb (s) ＋

1Cl2 RbCl (s) 2 ② ④

Rb (g) Cl (g)

③ ⑥ ⑤

Rb(g) Cl(g)

＋

－

1④ － ③ － ⑤ 21Θ－

Δ rHm ＝(－433) － 86.0 －×242 － 409 －(－686) ＝－363 (kJ · mol1 )

2 ⑥ ＝ ① － ② －

4．∵ MnO2 ＋ 4 H ＋ 2 e ＝ Mn2 ＋ 2 H2O

＋

－

＋

? (MnO2/ Mn2)＝1.23 ＋

＋

0.0591＋

lg [H]4

2 Cl2 ＋ 2 e ＝ 2 Cl

－

－－

? (Cl2 / Cl)＝1.36 ＋

10.0591lg [Cl?]22 在标准状态下 ，MnO2 不能氧化HCl 而得到氯气 。

但随HCl浓度升高 ，?(MnO2/ Mn2)增大 ，而?(Cl2 / Cl)减小 ，

＋

－

设 [HCl]＝ x（mol·dm3） 此时两电对电势相等 ，

－

则 1.23 ＋

0.05910.05911lg x 4 ＝1.36 ＋ lg 2 22x－

解方程得 x ＝5.41（mol·dm3）

－

即当HCl浓度大于5.41 mol·dm3时 ，MnO2 与HCl反应可制备得氯气 。

5．⑴ 由于在碱性介质中 ?Θ右

>?Θ左

，所以中间价态的Cl2可以发生歧化反应 ：

－

－

－

Cl2 ＋ 2 OH ＝ ClO ＋ Cl ＋ H2O

n(?(??)??(??))1.36?0.40nE? lg K＝＝＝＝16.24

0.05910.05910.0591Θ

K＝1.7×1016

Θ