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
相关题目
一种太阳能电池的工作原理示意图如图所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe（CN）6]和亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]的混合溶液，下列说法不正确的是（　　）
A、K+移向催化剂b
B、催化剂a表面发生反应：Fe（CN）64--e-═Fe（CN）63-
C、Fe（CN）63-在催化剂b表面被氧化
D、电解质溶液中Fe（CN）63-和Fe（CN）64-浓度基本保持不变
某待测溶液（阳离子为Na+）中可能含有SO42-、SO32-、NO3-、C1-、Br-、S2-、CO32-、HCO3-中的一种或多种，进行如图所示的实验，每次实验所加试剂均过量，回答以下问题：
（1）待测液中是否含有SO42-、SO32-：
 
．
（2）沉淀B的化学式为
 
；生成沉淀B的离子方程式为
 
．
（3）根据以上实验，待测液中肯定没有的离子是
 
；肯定存在的离子还有
 
．
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
④在配制过程中，下列实验操作对所配制的稀盐酸的物质的量浓度有何影响？
（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
 
．
2013年6月，吉林一禽业公司的特大事故是由于液氨泄漏引发爆炸，夺去百余人性命．不到3个月，这个“罪魁祸首”再酿惨剧，致15死25伤的上海翁牌冷藏实业有限公司“8?31”液氨泄漏事故直接原因．液氨主要用于生产硝酸．尿素和其他化学肥料，还可用作医药和农药的原料．液氨在国防工业中，用于制造火箭．导弹的推进剂．液氨在气化后转变为气氨，能吸收大量的热，被誉为“冷冻剂”．回答以下问题：
（1）基态氮原子的价电子排布式是
 
．
（2）NH3分子的空间构型是
 
；NH3极易溶于水，其原因是
 
．
（3）将氨气通入CuSO4溶液中，产生蓝色沉淀，继续通过量氨气，沉淀溶解，得到蓝色透明溶液．该过程中微粒的变化是：[Cu（H2O）6]2+→Cu（OH）2→[Cu（NH3）4]2+．[Cu（H2O）6]2+和[Cu（NH3）4]2+中共同含有的化学键类型是
 
．
（4）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物．
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．
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4．N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在
 
（填标号）
A．离子键         b．共价键            c．配位键          d．范德华力．
早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成，回答下列问题：
（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过
 
方法区分晶体、准晶体和非晶体．
（2）基态Fe原子有
 
个未成对电子，Fe3+的电子排布式为
 
，可用硫氰化钾检验Fe3+，形成的配合物的颜色为
 
．
（3）新制备的Cu（OH）2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为
 
；1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为
 
，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是
 
．Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有
 
个铜原子．
（4）Al单质为面心立方晶体，其晶胞参数a=0.405mm，晶胞中铝原子的配位数为
 
，列式表示Al单质的密度
 
g?cm-3（不必计算出结果）．
某小组以CoCl2?6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X，为确定其组成，进行如下实验：
①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1mL c1mol?L-1的盐酸标准溶液吸收．蒸氨结束后取下接收瓶，用c2mol?L-1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mL NaOH溶液．

②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现砖红色沉淀不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色）
回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是
 
．
（2）用NaOH标准溶液确定过剩的HCl时，应使用
 
式滴定管，可使用的指示剂为
 
．
（3）样品中氨的质量分数表达式为
 
．
（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将
 
（填“偏高”或“偏低”）．
（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是
 
，滴定终点时，若溶液中c（Ag+）=2.0×10-5mol?L-1，c（CrO42-）为
 
mol?L-1．（已知：Ksp（Ag2CrO4）=1.12×10-12）
（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，钴的化合价为
 
，制备X的化学方程式为
 
，X的制备过程中温度不能过高的原因是
 
．
由几种离子化合物组成的混合物，含有以下离子中的若干种：K+、Cl-、NH
 
+
4
、Mg2+、CO
 
2-
3
、Ba2+、SO
 
2-
4
．将该混合物溶于水后得澄清溶液，现取3份100mL该溶液分
别进行如下实验：
实验序号 实验内容 实验结果
1 加入AgNO3溶液 有白色沉淀生成
2 加足量NaOH溶液并加热 收集到气体1.12L（已折算成标准状况下的体积）
3 加入足量BaCl2溶液，反应后进行、干燥、称量，再向沉淀中加足量稀盐酸、然后干燥、称量 第一次称量读数为6.27g，第二次称量读数2.33g
试回答下列问题：
（1）根据实验1对Cl-是否存在的判断是
 
（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）；
（2）写出实验3中的空格处的实验操作
 
、
 

（3）根据实验1～3判断混合物中一定不存在的离子是
 
．
（4）试确定溶液中一定存在的阴离子及其物质的量浓度分别为
 

（5）K+是否存在？
 
（填“一定存在”、“一定不存在”或“不能确定”）若存在如何用实验方法证明
 
．
将a mol氢气和b mol乙烯混合，在一定条件下使它们部分反应生成c mol乙烷，将反应后的混合气体完全燃烧，消耗氧气的物质的量为（　　）
A、（3b+0.5a）mol
B、（4b+0.5a）mol
C、（3b+1.5a）mol
D、无法判断

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