题目内容

5．LiPF6是锂离子电池中广泛应用的电解质．某工厂用LiF、PCl5为原料，低温反应制备LiPF6，其流程如图：

已知：HCl的沸点是-85.0℃，HF的沸点是 19.5℃．
（1）第①步反应中无水 HF 的作用是反应物、溶剂．反应设备不能用玻璃材质的原因是SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O（用化学方程式表示）．
（2）该流程需在无水条件下进行，第③步反应中PF5极易水解，其产物为两种酸，写出PF5水解的化学方程式：PF5+4H2O═H3PO4+5HF．
（3）第④步分离采用的方法是过滤；第⑤步分离尾气中 HF、HCl 采用的方法是冷凝．

分析 （1）根据题目中的流程可以看出，固体+液体→新物质+饱和溶液，所以无水HF的作用是反应物和溶剂；玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF发生反应；
（2）根据元素组成可知，两种酸分别是H3PO4和HF；
（3）分离液体和不溶于液体固体采用过滤分离，HF分子间含有氢键，沸点大于HCl，可采用冷凝法分离．

解答 解：（1）根据题目中的流程可以看出，固体+液体→新物质+饱和溶液，所以无水HF的作用是反应物和溶剂；玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF发生反应，化学方程式为SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；故答案为：反应物；溶剂；SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；
（2）根据题目中的信息“PF5极易水解，其产物为两种酸”，则根据元素组成可知，两种酸分别是H3PO4和HF，所以反应的方程式为PF5+4H2O═H3PO4+5HF，
故答案为：PF5+4H2O═H3PO4+5HF；
（3）第④步分离的是固体（LiPF4（s））和液体（HF（l）），所以采用过滤的方法；分离尾气中HF、HCl，可以利用二者沸点的差异（HF分子之间存在氢键）进行分离，所以采用冷凝法，
故答案为：过滤；冷凝．

点评 本题为无机化学流程题，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题．试题综合性强，涉及物质推断、分离提纯、方程式书写、化学计算等知识，注意题干所给信息的使用，侧重对学生实验能力的培养和解题方法的指导，有助于培养学生规范、严谨的实验设计和评价能力．

练习册系列答案
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15．用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成．
（1）Al的原子结构示意图为；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑．
（2）30Si的原子的中子数为16；
（3）Al3+与Yn-的电子数相同，Y所在族的各元素的氢化物的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是HCl．
（4）焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是CO2．
（5）经处理后的熔渣36.0g（仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2），加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体；则此熔渣中Al2O3的质量分数为25%．
16．为了防治环境污染并对尾气进行综合利用，某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO2，再向吸收液中加入浓硫酸，以回收高浓度的SO2并得到副产品化肥（NH4）2SO4和NH4HSO4．为测定上述（NH4）2SO4和NH4HSO4固体混合物的组成，现称取该样品四份，分别加入相同浓度的NaOH溶液各40.00mL，加热至120℃左右，使氨气全部逸出[已知：（NH4）2SO4和NH4HSO4的分解温度均高于200℃]，测得有关实验数据如下（标准状况）：
实验序号样品的质量/gNaOH溶液的体积/mL氨气的体积/L
Ⅰ7.440.001.68
Ⅱ14.840.003.36
Ⅲ22.240.001.12
Ⅳ37.040.000
（1）测定过程中有关反应的离子方程式为H++OH-=H2O、NH4++OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O．
（2）3.7g该样品进行同样实验时，生成的氨气在标准状况下体积为0.84L．
（3）试求算该混合物中（NH4）2SO4和NH4HSO4的物质的量之比．
（4）欲计算该NaOH溶液的物质的量浓度应选择第Ⅲ组数据，并由此计算NaOH溶液的物质的量浓度，写出计算过程．
13．A、B、C、D、E、F六种元素为原子序数依次增大的短周期元素．A为原子半径最小的元素，A和B可形成4原子10电子的分子X；C的最外层电子数是内层的3倍； D原子的最外层电子数是最内层电子数的一半；E是地壳中含量最多的金属元素；F元素的最高正价与最低负价代数和为6．
请回答下列问题：
（1）B、C、D、E、F五种元素原子半径由大到小的顺序是Na＞Al＞Cl＞N＞O．
（2）A和C按原子个数比1：l形成4原子分子Y．Y的结构式是H-O-O-H．
（3）分子X的电子式是；D可以在液态X中发生类似于与A2C的反应，写出反应的化学方程式2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑．
（4）实验证明，熔融的EF3不导电，其原因是AlCl3在熔融的状态下不发生电离，没有产生自由移动的离子．
（5）E的单质可溶于A、C、D形成的化合物Z的水溶液中．拉曼光谱证实此反应生成的阴离子主要以E（CA）${\;}_{4}^{-}$的形式存在，写出E溶于Z溶液的离子方程式：2Al+2OH-+6H2O=2Al（OH）4-+3H2↑．
（6）工业品Z的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯．电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示．

①该电解槽的阳极反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑．
②通电开始后，阴极附近溶液pH增大（“增大”、“减小”或”不变”）．
③除去杂质后的Z溶液从液体出口B（填写“A”或“B”）导出．
20．四种主族元素的性质或结构信息如下：
元素编号相关信息
X 地壳中含量最大的金属元素；元素最高价为+3价．
Y 原子最外层电子数是电子层数的2倍，最外层电子数是X最外层电子数的2倍．
Z 同周期主族元素中原子半径最小，常温下单质呈液态．
M 能从海水中提取的金属元素，单质可在氮气或二氧化碳中燃烧．
（1）M的原子结构示意图是；上述元素最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是（写分子式）Mg（OH）2（元素用元素符号表示，下同！）．
（2）Y单质溶于热浓的硫酸产生的气体的化学式为SO2．
（3）能体现Z单质比Y单质活泼性强的一个化学方程式：S2-+Br2=S+2Br-．
（4）常温下，不能与X的单质持续发生反应的是（填选项序号）bce．
a．CuSO4溶液   b．Fe2O3   c．浓硫酸    d．NaOH溶液    e．Na2CO3固体
（5）铁元素与Z元素形成化合物FeZ3，FeZ3溶液按如图所示进行试验．装置通电后，连接电源正极（填“正极”或“负极”）碳棒边的煤油颜色将变深，另一碳棒附近溶液将出现的现象是溶液逐渐变成浅绿色．
10．某黑色粉末由两种物质组成，为鉴定其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量冷的稀硫酸，有气泡产生，固体部分溶解
②另取少量样品加入足量浓盐酸并加热，有气泡产生，固体全部溶解
该黑色粉末可能为（　　）
A．Fe、MnO2B．C、FeSC．Si、FeOD．CuO、Ag2S
17．三氯化硼的熔点为-107.3℃，沸点为12.5℃，易水解生成硼酸和氯化氢，可用于制造高纯硼、有机合成催化剂等．实验室制取三氯化硼的原理为：B2O3+3C+3Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2BCl3+3CO
（1）甲组同学拟用下列装置制取纯净干燥的氯气（不用收集）．

①装置B中盛放的试剂是饱和食盐水，装置C的作用是干燥氯气．
②装置A中发生反应的离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O．
（2）乙组同学选用甲组实验中的装置A、B、C和下列装置（装置可重复使用）制取BCl3并验证反应中有CO生成．

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→B→C→G→E→H→J→H→F→D→I．
②实验开始时，先通入干燥N2的目的是排除装置中的空气．
③能证明反应中有CO生成的现象是装置F中黑色粉末变为红色，装置D中澄清石灰水变浑浊．
3．肌红蛋白（Mb）与血红蛋白（Hb）的主要功能为输送氧气与排出二氧化碳．肌红蛋白（Mb）可以与小分子X（如氧气或一氧化碳）结合．反应方程式：Mb（aq）+X（g）?MbX（aq）
（1）通常用p 表示分子X 的压力，po表示标准状态大气压，若X 分子的平衡浓度为p/po，写出上述反应的平衡常数表达式：K=$\frac{c（MbX）}{c（Mb）\frac{P}{po}}$．请用p、po及K 表示吸附小分子的肌红蛋白（MbX）占总肌红蛋白的比例$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$．
（2）在常温下，肌红蛋白与CO 结合反应的平衡常数K（CO）远大于与O2结合的平衡常数K（O2），下列哪个图最能代表结合率（f）与此两种气体压力（p）的关系C．


（3）人体中的血红蛋白（Hb）同样能吸附O2、CO2 和H+，相关反应的方程式及其反应热、化学平衡常数分别是：
Ⅰ．Hb（aq）+H+（aq）?HbH+（aq）△H1，K1
Ⅱ．HbH+ （aq）+O2（g）?HbO2（aq）+H+（aq）△H2，K2
Ⅲ．Hb（aq）+O2（g）?HbO2（aq）；△H3，K3
Ⅳ．HbO2（aq）+H+（aq）+CO2（g）?Hb（H+）CO2（aq）+O2（g）
①△H3=△H1+△H2（用△H1、△H2表示），K3=K1•K2 （用K1、K2表示）
②若较低温下反应Ⅳ能自发进行，则该反应△H＜0，△S＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）图Ⅰ表示血红蛋白氧结合率（f）与氧气分压[p（O2）]示意图，当pH＞7.4 时，此时图中代表的曲线是A（填“A”或“B”）．
（5）向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应：CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（l）+H2O（l）△H＜0，CO2的浓度随时间（0～t2）变化如图Ⅱ所示，保持其他条件不变，在t2时将容器容积缩小一倍，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6CO2的浓度随时间的变化．
4．下列说法正确的是（　　）
A．“钴酞菁”的分子（直径为1.3×10-9m）在水中形成的分散系能产生丁达尔效应
B．氢氟酸可用细口玻璃试剂瓶保存
C．粘附有硫单质的试管可用酒精洗涤
D．“地沟油”分馏可制得矿物柴油

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