Question

【题目】二氟磷酸锂(LiPO2F2)作为电解液添加剂能够有效提升锂电池的循环性能。在氮气气氛下，在PFA(全氟烷氧基树脂)烧瓶中加入高纯LiPF6和Li2CO3固体，以碳酸二甲酯作溶剂制备LiPO2F2，其流程如下：

已知：LiPF6是一种白色结晶或粉末，潮解性强，遇水发生反应如下：LiPF6＋H2OLiF＋POF3↑＋2HF↑

（1）反应Ⅰ需要控制在60℃的条件下进行，适宜的加热方式为_____________。

（2）反应Ⅰ中有一种无色无味的气体生成，该气体的电子式为_______________。反应Ⅰ的化学方程式为______________________________________。

（3）高纯LiPF6需要控制适当过量的原因可能是_____________________________。 LiPO2F2制备过程中不采用玻璃仪器的原因是____________________________。

（4）保持其他实验条件都不变，在精制过程中加入提纯溶剂(杂质和LiPO2F2均可溶解在提纯溶剂中)，LiPO2F2在提纯溶剂中的浓度对产品纯度和收率(收率＝×100%)的影响如图所示。由图可知，随着LiPO2F2浓度的减小，产品纯度逐渐增大，收率逐渐降低。其原因可能是_______

（5）已知：常温下，碳酸锂微溶于水，碳酸氢锂可溶于水。工业级碳酸锂中含有少量难溶于水且与CO2不反应的杂质。请设计从工业级碳酸锂制备高纯碳酸锂的实验方案。(实验中须使用的试剂有：去离子水，CO2气体；除常用仪器外须使用的仪器：恒温水浴锅、真空干燥箱)__________

（6）已知碳酸锂Ksp=8.6×10-4,向浓度为0.2mol·L－1的硫酸锂溶液中加入等体积的碳酸钠溶液产生沉淀,则所加碳酸钠溶液的最低浓度为______________________。

Answer 1

【答案】：水浴加热 LiPF6+2Li2CO3 LiPO2F2+2CO2↑+LiF LiPF6易潮解，遇水反应会损耗 玻璃中含有SiO2会与含氟物质发生反应 当加入越多的提纯溶剂，会溶解更多的杂质，产品的纯度提高，但同时也溶解了越来越多的LiPO2F2产品，导致产品收率降低 向工业级碳酸锂中加入一定量的去离子水，搅拌均匀，通入过量CO2气体，过滤，将滤液置于恒温水浴锅中至大量固体析出，过滤，用去离子水洗涤，真空干燥箱干燥，得到高纯度碳酸锂 0.043mol/L

【解析】

根据流程图中反应物和生成物的性质及原子守恒原理判断生成物，书写反应方程式；根据二氧化碳的成键特点书写电子式；根据题干信息中物质的性质分析分离与提纯过程中的操作方法；根据溶度积表达式计算沉淀时溶液中的离子浓度。

（1）要控制在60℃的条件下进行，则适宜的加热方式为水浴加热，故答案为：水浴加热；

（2）反应I中有Li2CO3参加，则生成的无色无味气体为二氧化碳，属于共价化合物，电子式为；根据流程图知反应I中的反应物为LiPF6和Li2CO3，产物为LiPO2F2、CO2和LiF，则反应方程式为：LiPF6+2Li2CO3 LiPO2F2+2CO2↑+LiF；

故答案为：；LiPF6+2Li2CO3 LiPO2F2+2CO2↑+LiF；

（3）根据题干信息知，LiPF6易潮解，遇水反应会损耗，需要控制适当过量；玻璃中含有SiO2会与含氟物质发生反应，所以不采用玻璃仪器，故答案为：LiPF6易潮解，遇水反应会损耗；玻璃中含有SiO2会与含氟物质发生反应；

（4）根据收率表达式(收率＝×100%)及题干信息分析知，当加入越多的提纯溶剂，会溶解更多的杂质，产品的纯度提高，但同时也溶解了越来越多的LiPO2F2产品，导致产品收率降低，故答案为：当加入越多的提纯溶剂，会溶解更多的杂质，产品的纯度提高，但同时也溶解了越来越多的LiPO2F2产品，导致产品收率降低；

（5）根据题干信息知，通入二氧化碳气体可以将微溶碳酸锂转化为可溶的碳酸氢锂，过滤方法除去难溶杂质，然后加热析出晶体，故答案为：向工业级碳酸锂中加入一定量的去离子水，搅拌均匀，通入过量CO2气体，过滤，将滤液置于恒温水浴锅中至大量固体析出，过滤，用去离子水洗涤，真空干燥箱干燥，得到高纯度碳酸锂；

（6）加入等体积的碳酸钠溶液，则溶液浓度变为原来1/2，Ksp==8.6×10-4，则c(Na2CO3)=c(CO32-)==0.0215mol/L，则所加碳酸钠溶液的最低浓度为0.0215mol/L×2=0.043mol/L，故答案为：0.043mol/L。