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、PCl3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w g,测得Li的物质的量为n mol,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:真题集萃,制备实验方案的设计
专题:实验设计题,电化学专题
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
.
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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如图为实验室某浓盐酸试剂瓶上的标签,试根据有关数据回答下列问题:
(1)该浓盐酸的物质的量浓度为
 
mol/L.
(2)取用任意体积的该盐酸溶液时,下列物理量中不随所取体积的多少而变化的是
 
.
A.溶液中HCl的物质的量       B.溶液的浓度
C.溶液中Cl-的数目            D.溶液的密度
(3)某学生欲用上述浓盐酸和蒸馏水配制500mL物质的量浓度为0.3mol/L稀盐酸.
①该学生需要量取
 
 mL上述浓盐酸进行配制.
②可供选用的仪器有:①胶头滴管;②烧瓶;③烧杯;④药匙;⑤量筒;⑥托盘天平;⑦玻璃棒,配制稀盐酸时,还缺少的仪器有
 
.
③配制时,其正确的操作顺序是(字母表示,每个字母只能用一次)
 
;
A.用30mL水洗涤烧杯2-3次,洗涤液均注入容量瓶,振荡
B.用量筒准确量取所需浓盐酸的体积,慢慢沿杯壁注入盛有少量水(约30mL)的烧杯中,用玻璃棒慢慢搅动,使其混合均匀
C.将已冷却的盐酸沿玻璃棒注入500mL的容量瓶中
D.将容量瓶盖紧,颠倒摇匀
E.改用胶头滴管加水,使溶液凹液面恰好与刻度线相切
F.继续往容量瓶内小心加水,直到液面接近刻度线1-2cm处
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(在横线里填“偏高”或“偏低”或“无影响”).
(1)定容时俯视观察凹液面
 
.
(2)溶液注入容量瓶前没有恢复到室温就进行定容
 
.
(3)容量瓶用蒸馏洗涤后残留有少量的水
 
.
(4)所用过的烧杯、玻璃棒未洗涤
 
.
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.
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;NH3极易溶于水,其原因是
 
.
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.
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①N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是
 
.
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2N2H4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1038.7kJ?mol-1
若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有
 
mol.
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(填标号)
A.离子键         b.共价键            c.配位键          d.范德华力.

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