Question

【題目】六氟磷酸鈉(NaPF6)極易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有機溶劑，可作高能鈉電池的電解質。工業上以氟磷灰石[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的熔點為－83 ℃，沸點為19.5 ℃。回答下列問題：

(1)氟磷灰石粉碎的目的是_______________。

(2)HF液化時產生的二聚物(HF)2能發生微弱的電離，與NaCl反應生成NaHF2，請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，將磷元素全部轉化成磷酸鈣，進行回收利用。已知常溫下Ksp[Ca3(PO4)2]＝1.96×10-29，當處理后的廢水c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol/L時，則溶液中c()＝___________mol/L。

(4)操作③油浴加熱目的是________。

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

(6)六氟磷酸鈉粗品的提純：將六氟磷酸鈉粗品(雜質主要是微量鐵鹽)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，離心將不溶雜質除去。通過______(填操作方法)將溶劑回收，減壓條件下結晶，得到NaPF6·H2O，干燥得到無水鹽。

Answer 1

【答案】增大反應物的接觸面積，加快反應速率 (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，氟磷灰石經粉碎后與濃硫酸反應可以生成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可以得到白磷，白磷與氯氣在點燃的條件下反應得到固體B，B為五氯化磷；B與混合液反應可以生成HCl，反應后的混合液在油浴中加熱可以得到六氟磷酸鈉粗品；粗品經提純得到精品。

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

(2)HF液化時產生的二聚物(HF)2能發生微弱的電離，與NaCl反應生成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，將磷元素全部轉化成磷酸鈣，進行回收利用。已知常溫下Ksp[Ca3(PO4)2]＝1.96×10-29，當處理后的廢水c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol/L時，則溶液中c()＝mol/L =1.4×10-7mol/L。

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

(5)反應①中除生成白磷(P4)外，還產生SiF4和一種還原性氣體，該氣體是焦炭的氧化產物CO，該反應的化學方程式：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、丙酮等有機溶劑。提純六氟磷酸鈉粗品時，為減少產品的損失，且考慮到產品易與溶劑分離，選擇沸點較低的醇作溶劑。將六氟磷酸鈉粗品(雜質主要是微量鐵鹽)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，離心將不溶雜質除去。通過蒸餾將溶劑回收，減壓條件下結晶，得到NaPF6·H2O，干燥得到無水鹽。