Question

LiPF₆是鋰離子電池中廣泛應(yīng)用的電解質(zhì)，某工廠用LiF、PCl₃為原料、低溫反應(yīng)制備LiPF₆，其流程如下：

已知：HCl的沸點(diǎn)是-85.0℃，HF的沸點(diǎn)是19.5℃．
（1）第①步反應(yīng)中無水HF的作用是

 

、

 

．反應(yīng)設(shè)備不能用玻璃材質(zhì)的原因是

 

（用化學(xué)方程式表示）．無水HF有腐蝕性和毒性，工廠安全手冊(cè)提示，如果不小心將HF沾到皮膚上，可立即用2%的

 

溶液沖洗．
（2）該流程需在無水條件下進(jìn)行，第③步反應(yīng)中PF₅極易水解，其產(chǎn)物為兩種酸，寫出PF₅水解的化學(xué)方程式：

 

．
（3）第④步分離采用的方法是

 

；第⑤步分離尾氣中HF、HCl采用的方法是

 

．
（4）LiPF₆產(chǎn)品中通常混有少量LiF．取樣品w g，測(cè)得Li的物質(zhì)的量為n mol，則該樣品中LiPF₆的物質(zhì)的量為

 

mol（用含w、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：真題集萃,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，固體+液體→新物質(zhì)+飽和溶液，所以無水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑；玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF發(fā)生反應(yīng)；HF屬于弱酸，必須用弱堿性溶液來除去；
（2）根據(jù)元素組成可知，兩種酸分別是H₃PO₄和HF；
（3）分離液體和不溶于液體固體采用過濾分離，HF分子間含有氫鍵，沸點(diǎn)大于HCl，可采用冷凝法分離；
（4）根據(jù)Li守恒和質(zhì)量守恒計(jì)算．

解答： 解：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，固體+液體→新物質(zhì)+飽和溶液，所以無水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑；玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)方程式為SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O；HF屬于弱酸，必須用弱堿性溶液來除去（比如2%的NaHCO₃溶液）；
故答案為：反應(yīng)物；溶劑；SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O；NaHCO₃；  
（2）根據(jù)題目中的信息“PF5極易水解，其產(chǎn)物為兩種酸”，則根據(jù)元素組成可知，兩種酸分別是H3PO4和HF，所以反應(yīng)的方程式為PF₅+4H₂O═H₃PO₄+5HF，
故答案為：PF₅+4H₂O═H₃PO₄+5HF；
（3）第④步分離的是固體（LiPF₄（s））和液體（HF（l）），所以采用過濾的方法；分離尾氣中HF、HCl，可以利用二者沸點(diǎn)的差異（HF分子之間存在氫鍵）進(jìn)行分離，所以采用冷凝法，
故答案為：過濾；冷凝；
（4）設(shè)LiPF₆為xmol，LiF為ymol；根據(jù)Li守恒，有x+y=n，根據(jù)質(zhì)量守恒有152x+26y=w，解得x=

w-26n

126

mol，
故答案為：

w-26n

126

．

點(diǎn)評(píng)：本題為無機(jī)化學(xué)流程題，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題綜合性強(qiáng)，涉及物質(zhì)推斷、分離提純、方程式書寫、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，注意題干所給信息的使用，側(cè)重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)，有助于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)能力．