Question

10．鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作，是現(xiàn)代高性能電池的代表，已被廣泛用作便攜式電源，LiPF₆是鋰離子電池中廣泛應(yīng)用的電解質(zhì)，某工廠用LiF、PCl₅為原料，低溫反應(yīng)制備LiPF₆，其流程如下：

已知：HCl的沸點是-85.0℃，HF的沸點是19.5℃
（1）第①步反應(yīng)中LiF的電子式是，無水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑
（2）第③步反應(yīng)中PF₅極易水解，其產(chǎn)物為兩種酸，寫出PF₅與過量NaOH水溶液反應(yīng)的化學方程式PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O
（3）第⑤步分離尾氣中HF、HCl需要將冷凝溫度T控制在-85.0°C＜T＜19.5°C（填寫溫度范圍）HF的沸點比HCl的沸點高的原因是HF分子中存在氫鍵，HCl分子間是范德華力
（4）LiPF₆產(chǎn)品中通常混有少量LiF雜質(zhì)，取樣品xg，測得Li的物質(zhì)的量為ymol，則該樣品中LiPF₆的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%（用含有x、y的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目中的流程可以看出，固體+液體→新物質(zhì)+飽和溶液，所以無水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑，氟化鋰屬于離子化合物；
（2）根據(jù)元素組成可知，兩種酸分別是H₃PO₄和HF；
（3）分離尾氣中HF、HCl需要依據(jù)物質(zhì)沸點分析，HCl分子間存在范德華力，HF分子間含有氫鍵，沸點大于HCl，可采用冷凝法分離；
（4）根據(jù)Li守恒和質(zhì)量守恒計算得到LiPF₆的物質(zhì)的量，質(zhì)量分數(shù)=$\frac{LiP{F}_{6}質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}$×100%．

解答 解：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，固體+液體→新物質(zhì)+飽和溶液，所以無水HF的作用是反應(yīng)物和溶劑，氟化鋰屬于離子化合物，第①步反應(yīng)中LiF的電子式是，
故答案為：；反應(yīng)物和溶劑；
（2）根據(jù)題目中的信息“PF5極易水解，其產(chǎn)物為兩種酸”，則根據(jù)元素組成可知，兩種酸分別是H3PO4和HF，所以反應(yīng)的方程式為PF₅+4H₂O═H₃PO₄+5HF，PF₅與過量NaOH水溶液反應(yīng)的化學方程式為：PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O
故答案為：PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O；
（3）HCl的沸點是-85.0℃，HF的沸點是19.5℃，第⑤步分離尾氣中HF、HCl需要將冷凝溫度T控制在-85.0°C＜T＜19.5°C，HF的沸點比HCl的沸點高的原因是HF分子中存在氫鍵，HCl分子間是范德華力，
故答案為：-85.0°C＜T＜19.5°C；HF分子中存在氫鍵，HCl分子間是范德華力；
（4）設(shè)LiPF₆為mmol，LiF為nmol；根據(jù)Li守恒，有m+n=y，根據(jù)質(zhì)量守恒有152m+26n=x，解得m=$\frac{（x-26y）}{126}$mol，該樣品中LiPF₆的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{（x-26y）×152}{126x}$×100%=$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%，
故答案為：=$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%．

點評 本題為無機化學流程題，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題綜合性強，涉及物質(zhì)推斷、分離提純、方程式書寫、化學計算等知識，注意題干所給信息的使用，側(cè)重對學生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)，有助于培養(yǎng)學生規(guī)范、嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計和評價能力．