题目内容

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，其流程如下：

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
 
、
 
．反应设备不能用玻璃材质的原因是
 
（用化学方程式表示）．无水HF有腐蚀性和毒性，工厂安全手册提示：如果不小心将HF沾到皮肤上，可立即用2%的
 
溶液冲洗．
（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：
 
．
（3）第④步分离采用的方法是
 
；第⑤步分离尾气中HF、HCl采用的方法是
 
．
（4）LiPF6产品中通常混有少量LiF．取样品wg，测得Li的物质的量为nmol，则该样品中LiPF6的物质的量为
 
mol（用含w、n的代数式表示）．
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题,元素及其化合物
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；HF属于弱酸，必须用弱碱性溶液来除去；
（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；
（4）根据Li守恒和质量守恒计算．
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；HF属于弱酸，必须用弱碱性溶液来除去（比如2%的NaHCO3溶液）；
故答案为：反应物、溶剂；SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O；NaHCO3；  
（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；
（4）设LiPF6为xmol，LiF为ymol；根据Li守恒，有x+y=n，根据质量守恒有152x+26y=w，解得x=
w-26n
126
mol，
故答案为：
w-26n
126
mol．
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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已知X元素的原子K、L层电子数之和比L、M层电子数之和多1个电子．Y元素的原子最外层电子数比内层电子数少3个．Z元素原子核外有3个电子层，最外层有3个电子．回答下列问题：
（1）这三种元素的元素符号是：X
 
，Y
 
，Z
 
．
（2）用电子式表示X、Y形成化合物的过程为
 
．
（3）把X的单质放入水中，反应现象为
 
，高温灼烧反应后的溶液时，火焰呈
 
色．
（4）当两个Y原子间形成化学键时要
 
热量．
（5）Y与Z形成化合物的化学式为
 
；实验测得，当此化合物在液态或固态时不导电，溶解于水时能导电，由此判断该化合物属于
 
化合物．
某探究小组在实验室中用铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2）冶炼铝．回答下列问题：

（1）在实验中需用1.0mol?L-1的NaOH溶液480mL，配制该溶液已有下列仪器：托盘天平（砝码）、胶头滴管、药匙、玻璃棒、量筒、烧杯，还缺少的玻璃仪器是
 
．
（2）沉淀1的主要成份为：
 

（3）生成沉淀2的离子反应方程式为
 

（4）电解Al2O3制备Al阴极反应式为
 
．
（5）甲同学在实验室中用图2装置制备CO2气体，并通入滤液B中制备Al（OH）3时，结果没有产生预期现象．
乙同学分析认为甲同学通入CO2不足是导致实验失败的原因之一，你认为乙的判断依据是什么？请用离子方程式解释其原因：
 
．
（6）将Al2O3溶于KOH溶液，再加入过量的浓硫酸可得到明矾溶液，从明矾溶液中获取明矾晶体的基本操作步骤为：
 
，
 
，过滤，洗涤，干燥．
（7）若铝土矿中Al2O3的含量为51%，100g 铝土矿利用上述生产流程提取出Al2O3后再用于第（6）小问中方法制备明矾，理论上最多可生产
 
mol  KAl（SO4）2?12H2O．（提示：Al2O3的摩尔质量为102g/mol ）
在有机物分子中，若某个碳原子连接着四个不同的原子或原子团，则这种碳原子称为“手性碳原子”，凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性，物质有光学活性，发生下列反应后生成的有机物仍有光学活性的（　　）
A、与甲酸发生酯化反应
B、与NaOH水溶液共热
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D、在催化剂存在下与氢气作用
一定条件下存在反应：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g），△H＜0．现有三个体积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，按如图所示投料，并在400℃条件下开始反应．达到平衡时，下列说法正确的是（　　）
A、容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B、容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
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D、容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1
以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等．实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红（Fe2O3），过程如下：

（1）硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是
 
，写出酸溶过程Fe2O3与稀硫酸反应的离子反应方程式：
 
；
（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是
 
；（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）
沉淀物Fe（OH）3Al（OH）3Fe（OH）2Mg（OH）2
开始沉淀2.73.87.59.4
完全沉淀3.25.29.712.4
（3）滤渣A的主要成分为
 
，滤液B可以回收的物质有Na2SO4、MgSO4和
 
；
（4）已知硫酸渣质量为w kg，假设铁红制备过程中，铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为m kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为
 
（用最简分数表达式表示）．
为达到下表中的实验目的，请选择合适的试剂及实验方法，将其标号填入对应的空格．
实 验 目 的试剂及方法
证明Na2CO3溶液具有碱性
 
鉴别Na2SO4溶液和（NH4）2SO4溶液
 
检验自来水中是否含有Cl-
 
除去FeCl2溶液中少量的FeCl3
 
供选择的化学试剂及实验方法
A．加入足量铁粉，过滤
B．滴加酚酞试液，观察现象
C．加稀HNO3和AgNO3溶液，观察现象
D．加入NaOH浓溶液加热，观察现象．
某学生用0.1000mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸溶液，其操作可分解为如下几步：
A．用蒸馏水洗涤滴定管和锥形瓶
B．用待测定的溶液润洗酸式滴定管、用标准的NaOH溶液润洗碱式滴定管．
C．用酸式滴定管取稀盐酸20.00mL，注入锥形瓶中，加入酚酞
D．另取锥形瓶，再重复操作一次
E．检查滴定管是否漏水
F．将标准液注入碱式滴定管“0”刻度以上2～3cm处，再把碱式滴定管固定好，调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下
G．把锥形瓶放在滴定管下面，瓶下垫一张白纸，边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点，记下滴定管液面所在刻度
完成以下填空：
（1）正确操作的顺序是（用序号字母填写） 
 
→
 
→B→
 
→C→
 
→D．
（2）操作F中应该选择如图中
 
滴定管（填标号）．
（3）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察
 
．
A．滴定管内液面的变化；B．锥形瓶内溶液颜色的变化；
滴定终点溶液颜色的变化是
 
．
（4）滴定结果如表所示：
滴定次数待测液体积/mL标准溶液的体积/mL
滴定前刻度滴定后刻度
1201.0221.04
2202.0025.00
3200.6020.58
由实验数据求得该盐酸的浓度为
 
mol/L．
（5）如果准确移取20.00mL 0.1000mol/L NaOH溶液于锥形瓶中，滴入酚酞指示剂，然后用未知浓度的盐酸（装在酸式滴定管中）滴定，是否也可测定出盐酸的物质的量浓度？
 
（填“是”或“否”）．
在①容量瓶 ②蒸发皿 ③试管 ④量筒 ⑤烧杯五种仪器中，不能加热的是（　　）
A、①④B、②③⑤
C、③④D、①②⑤

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