Question

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)中無水HF的作用是________________、________________。反應(yīng)設(shè)備不能用玻璃材質(zhì)的原因是______________________________________________(用化學(xué)方程式表示)。無水HF有腐蝕性和毒性，工廠安全手冊提示：如果不小心將HF沾到皮膚上，可立即用2%的________溶液沖洗。

(2)該流程需在無水條件下進行，第③步反應(yīng)中PF₅極易水解，其產(chǎn)物為兩種酸，寫出PF₅水解的化學(xué)方程式：____________________________________。

(3)第④步分離采用的方法是________；第⑤步分離尾氣中HF、HCl采用的方法是________。

(4)LiPF₆產(chǎn)品中通常混有少量LiF。取樣品w g，測得Li的物質(zhì)的量為n mol，則該樣品中LiPF₆的物質(zhì)的量為________mol(用含w、n的代數(shù)式表示)。

Answer 1

(1)反應(yīng)物　溶劑

SiO₂＋4HFSiF₄↑＋2H₂O　NaHCO₃

(2)PF₅＋4H₂OH₃PO₄＋5HF

(3)過濾　冷凝

(4)

[解析] (1)由已知可知低溫時HF為液態(tài)，反應(yīng)①得到LiHF₂飽和溶液，可見在反應(yīng)①中無水HF的作用是作反應(yīng)物和溶劑；玻璃的主要成分為SiO₂，SiO₂可與HF反應(yīng)生成SiF₄氣體和H₂O，所以反應(yīng)設(shè)備不能用玻璃器材；HF溶于水得到氫氟酸，因此洗滌時可選用堿性很弱的鹽溶液來洗滌，如2%的NaHCO₃溶液。(2)F無含氧酸，因此PF₅水解得到的兩種酸一定為氫氟酸和磷酸。(3)第④分離后得到濾液和固體產(chǎn)品LiPF₆，可見分離方法是過濾；由HCl、HF的沸點可知分離HCl與HF的混合物，只需將混合氣體降溫冷凝(HF轉(zhuǎn)化為液態(tài))后即可分離。(4)由LiPF₆、LiF的化學(xué)式，利用“鋰守恒”知w g LiPF₆、LiF混合物的物質(zhì)的量為n mol，設(shè)w g樣品中LiPF₆、LiF的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol，由題意得：x＋y＝n、152x＋26y＝w，兩式聯(lián)立解得x＝。