Question

10．锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，是现代高性能电池的代表，已被广泛用作便携式电源，LiPF₆是锂离子电池中广泛应用的电解质，某工厂用LiF、PCl₅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LiF的电子式是，无水HF的作用是反应物和溶剂
（2）第③步反应中PF₅极易水解，其产物为两种酸，写出PF₅与过量NaOH水溶液反应的化学方程式PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O
（3）第⑤步分离尾气中HF、HCl需要将冷凝温度T控制在-85.0°C＜T＜19.5°C（填写温度范围）HF的沸点比HCl的沸点高的原因是HF分子中存在氢键，HCl分子间是范德华力
（4）LiPF₆产品中通常混有少量LiF杂质，取样品xg，测得Li的物质的量为ymol，则该样品中LiPF₆的质量分数为$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%（用含有x、y的代数式表示）

Answer 1

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，氟化锂属于离子化合物；
（2）根据元素组成可知，两种酸分别是H₃PO₄和HF；
（3）分离尾气中HF、HCl需要依据物质沸点分析，HCl分子间存在范德华力，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得到LiPF₆的物质的量，质量分数=$\frac{LiP{F}_{6}质量}{样品质量}$×100%．

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，氟化锂属于离子化合物，第①步反应中LiF的电子式是，
故答案为：；反应物和溶剂；
（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，PF₅与过量NaOH水溶液反应的化学方程式为：PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O
故答案为：PF₅+8aOH=Na₃PO₄+5NaF+4H₂O；
（3）HCl的沸点是-85.0℃，HF的沸点是19.5℃，第⑤步分离尾气中HF、HCl需要将冷凝温度T控制在-85.0°C＜T＜19.5°C，HF的沸点比HCl的沸点高的原因是HF分子中存在氢键，HCl分子间是范德华力，
故答案为：-85.0°C＜T＜19.5°C；HF分子中存在氢键，HCl分子间是范德华力；
（4）设LiPF₆为mmol，LiF为nmol；根据Li守恒，有m+n=y，根据质量守恒有152m+26n=x，解得m=$\frac{（x-26y）}{126}$mol，该样品中LiPF₆的质量分数=$\frac{（x-26y）×152}{126x}$×100%=$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%，
故答案为：=$\frac{76（x-26y）}{63x}$×100%．

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．