Question

【題目】六氟磷酸鈉(NaPF6)極易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，可作高能鈉電池的電解質(zhì)。工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]、NaCl為主要原料，制備六氟磷酸鈉的工藝流程如下：

已知：HF的熔點(diǎn)為－83 ℃，沸點(diǎn)為19.5 ℃。回答下列問題：

(1)氟磷灰石粉碎的目的是_______________。

(2)HF液化時(shí)產(chǎn)生的二聚物(HF)2能發(fā)生微弱的電離，與NaCl反應(yīng)生成NaHF2，請(qǐng)寫出該二聚物的電離方程式：________。

(3)為避免廢水NaH2PO4的污染，常在其中加入石灰，將磷元素全部轉(zhuǎn)化成磷酸鈣，進(jìn)行回收利用。已知常溫下Ksp[Ca3(PO4)2]＝1.96×10-29，當(dāng)處理后的廢水c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol/L時(shí)，則溶液中c()＝___________mol/L。

(4)操作③油浴加熱目的是________。

(5)反應(yīng)①中除生成白磷(P4)外，還產(chǎn)生SiF4和一種還原性氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。

(6)六氟磷酸鈉粗品的提純：將六氟磷酸鈉粗品(雜質(zhì)主要是微量鐵鹽)溶于一定量乙醇中，加入適量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持堿性，離心將不溶雜質(zhì)除去。通過______(填操作方法)將溶劑回收，減壓條件下結(jié)晶，得到NaPF6·H2O，干燥得到無水鹽。

Answer 1

【答案】增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率 (HF)2H++ 或 2HFH++ 1.4×10-7 除去殘留的氟化氫 4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ 蒸餾

【解析】

由流程可知，氟磷灰石經(jīng)粉碎后與濃硫酸反應(yīng)可以生成HF氣體，氣體以液化后與NaCl混合攪拌、溶解得到混合液；氟磷灰石與焦炭和石英砂在高溫下反應(yīng)可以得到白磷，白磷與氯氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)得到固體B，B為五氯化磷；B與混合液反應(yīng)可以生成HCl，反應(yīng)后的混合液在油浴中加熱可以得到六氟磷酸鈉粗品；粗品經(jīng)提純得到精品。

(1)固體反應(yīng)物的顆粒越小，其反應(yīng)的接觸面積越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快。氟磷灰石粉碎的目的是：增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率。

(2)HF液化時(shí)產(chǎn)生的二聚物(HF)2能發(fā)生微弱的電離，與NaCl反應(yīng)生成NaHF2，該二聚物的電離方程式為(HF)2H++ 或 2HFH++。

(3)為避免廢水NaH2PO4的污染，常在其中加入石灰，將磷元素全部轉(zhuǎn)化成磷酸鈣，進(jìn)行回收利用。已知常溫下Ksp[Ca3(PO4)2]＝1.96×10-29，當(dāng)處理后的廢水c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol/L時(shí)，則溶液中c()＝mol/L =1.4×10-7mol/L。

(4)HF 極易溶于水，HF在反應(yīng)中可能是過量的，操作③油浴加熱目的是除去殘留的氟化氫。

(5)反應(yīng)①中除生成白磷(P4)外，還產(chǎn)生SiF4和一種還原性氣體，該氣體是焦炭的氧化產(chǎn)物CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。

(6) 六氟磷酸鈉(NaPF6)極易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑。提純六氟磷酸鈉粗品時(shí)，為減少產(chǎn)品的損失，且考慮到產(chǎn)品易與溶劑分離，選擇沸點(diǎn)較低的醇作溶劑。將六氟磷酸鈉粗品(雜質(zhì)主要是微量鐵鹽)溶于一定量乙醇中，加入適量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持堿性，離心將不溶雜質(zhì)除去。通過蒸餾將溶劑回收，減壓條件下結(jié)晶，得到NaPF6·H2O，干燥得到無水鹽。