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

\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 cm

^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、

\ce{O2}

、HFへ；CはA、

\ce{O2}

（モル比4 : 3）、水溶液の

\ce{AO3}

、HFへ；Dは水溶液の

\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

\ce{O2}

を含む気体 60.2 cm

^3

が得られた。溶存した

\ce{AO3}

を 0.100 M

\ce{FeSO4}

で滴定したところ 36.0 cm

^3

を要した（

\ce{Fe^{2+}}

は

\ce{Fe^{3+}}

に酸化され、

\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 3/5: 加水分解反応

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\begin{aligned} \ce{XeF2 + H2O &-> Xe + 2 HF + 0.5 O2} \\ \ce{XeF4 + 2 H2O &-> \tfrac{2}{3} Xe + 4 HF + \tfrac{1}{3} XeO3 + 0.5 O2} \\ \ce{XeF6 + 3 H2O &-> XeO3 + 6 HF} \end{aligned}

分析

Xe(II)は水を定量的に $\ce{O2}$ に還元して $\ce{Xe^0}$ を生じる；Xe(IV)は $\ce{Xe^0}$ と $\ce{Xe^{VI}}$ に不均化（2:1比）しつつ $\ce{O2}$ も発生（ $n(\ce{Xe}):n(\ce{O2}) = 2/3 : 1/2 = 4:3$ ）；Xe(VI)は酸化還元を伴わず直接 $\ce{XeO3}$ に加水分解する。