Question

6．實(shí)驗(yàn)題
LiPF₆是鋰離子電池中廣泛應(yīng)用的電解質(zhì)．某工廠用LiF、PCl₅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(wú)水HF的作用是反應(yīng)物、溶劑．無(wú)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NaHCO₃溶液沖洗．
（2）該流程需在無(wú)水條件下進(jìn)行，第③步反應(yīng)中PF₅極易與水反應(yīng)，其產(chǎn)物為兩種酸，寫出PF₅與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：PF₅+4H₂O═H₃PO₄+5HF．
（3）第④步分離采用的方法是過(guò)濾；第⑤步分離尾氣中HF、HCl采用的方法是冷凝
（4）LiPF₆產(chǎn)品中通�；煊猩倭縇iF．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（w-26n）/126mol（用含w、n的代數(shù)式表示）．

Answer 1

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(wú)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(lái)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(guò)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(wú)水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑；HF屬于弱酸，必須用弱堿性溶液來(lái)除去（比如2%的NaHCO₃溶液）；故填：反應(yīng)物，溶劑，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．
故填：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(guò)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(guò)濾；冷凝；           
（4）設(shè)LiPF₆物質(zhì)的量為，LiF為y；
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；故填：（w-26n）/126．

點(diǎn)評(píng) 本題為無(wú)機(jī)化學(xué)流程題，該題是高考中的常見(jiàn)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．