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問題 2

元素Aとフッ素の混合物（モル比1 : 9、圧力約1 MPa）を900 °Cに加熱すると、3種の結晶生成物B, C, D（いずれも融点150 °C以下）が得られる。Cのフッ素含有率は36.7 %、Dは46.5 %（重量比）。Bを無水 HOSOX2F\ce{HOSO2F} と-75 °Cで反応させると E + HF が生成；EのX線回折像は52、58、104、350の電子密度極大を示し、原子番号におよそ比例する。2.1 これら極大をE中の元素（F, O, S, A）に帰属し、Aの原子番号と同定を行え。2.2 C 450.0 mg を過剰の水銀と処理すると、101.0 kPa、25 °Cで気体A 53.25 cm3^3 が遊離した。Aの相対原子質量を求め、B, C, D, Eを同定せよ。2.3 水による加水分解：BはA、OX2\ce{O2}、HFへ；CはA、OX2\ce{O2}（モル比4 : 3）、水溶液の AOX3\ce{AO3}、HFへ；Dは水溶液の AOX3\ce{AO3} とHFへ加水分解する。3つの配平化学反応式を書け。2.4 B, C, D の混合物の定量的加水分解で、290 K、100 kPa で体積40.0 %の OX2\ce{O2} を含む気体 60.2 cm3^3 が得られた。溶存した AOX3\ce{AO3} を 0.100 M FeSOX4\ce{FeSO4} で滴定したところ 36.0 cm3^3 を要した（FeX2+\ce{Fe^{2+}} は FeX3+\ce{Fe^{3+}} に酸化され、AOX3\ce{AO3} はAに還元される）。元のB, C, D混合物のモル組成を計算せよ。
ステップ 2/5: 原子量を確かめフッ化物を同定
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n(Xe)=pVRT=2.17×10−3 mol;M=0.45002.17×10−3=207.4 g mol−1  ⇒  XeFX4n(\ce{Xe}) = \dfrac{pV}{RT} = 2.17\times 10^{-3}\ \text{mol};\quad M = \dfrac{0.4500}{2.17\times 10^{-3}} = 207.4\ \text{g mol}^{-1} \;\Rightarrow\; \ce{XeF4}
分析

遊離気体体積より n(Xe)=2.17×10−3n(\ce{Xe}) = 2.17\times 10^{-3} mol、よって M(C)=0.450/2.17×10−3=207.4M(\text{C}) = 0.450 / 2.17\times 10^{-3} = 207.4 g mol−1^{-1}。Fが36.7 %より m(F)=76.1m(\ce F) = 76.1 g mol−1^{-1} はフッ素4原子に対応し、M(Xe)=207.4−76.1=131.3M(\ce{Xe}) = 207.4 - 76.1 = 131.3 g mol−1^{-1}、C = XeFX4\ce{XeF4}。D中の46.5 % Fは XeFX6\ce{XeF6} を与え、Bは XeFX2\ce{XeF2}、Eは XeF(OSOX2F)\ce{XeF(OSO2F)} となる。