Question

六氟磷酸钠(NaPF₆)极易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有机溶剂，可作高能钠电池的电解质。工业上以氟磷灰石[Ca₅(PO₄)₃F]、NaCl为主要原料，制备六氟磷酸钠的工艺流程如下：

已知：HF的熔点为－83 ℃，沸点为19.5 ℃。回答下列问题：

(1)氟磷灰石粉碎的目的是_______________。

(2)HF液化时产生的二聚物(HF)₂能发生微弱的电离，与NaCl反应生成NaHF₂，请写出该二聚物的电离方程式：________。

(3)为避免废水NaH₂PO₄的污染，常在其中加入石灰，将磷元素全部转化成磷酸钙，进行回收利用。已知常温下K_sp[Ca₃(PO₄)₂]＝1.96×10^-29，当处理后的废水c(Ca²⁺)＝1.0×10^-5 mol/L时，则溶液中c()＝___________mol/L。

(4)操作③油浴加热目的是________。

(5)反应①中除生成白磷(P₄)外，还产生SiF₄和一种还原性气体，写出该反应的化学方程式：______。

(6)六氟磷酸钠粗品的提纯：将六氟磷酸钠粗品(杂质主要是微量铁盐)溶于一定量乙醇中，加入适量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持碱性，离心将不溶杂质除去。通过______(填操作方法)将溶剂回收，减压条件下结晶，得到NaPF₆·H₂O，干燥得到无水盐。

Answer

增大反应物的接触面积，加快反应速率 (HF)2⇌H++ 或 2HF⇌H++ 1.4×10-7 除去残留的氟化氢 4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑ 蒸馏

【解析】

由流程可知，氟磷灰石经粉碎后与浓硫酸反应可以生成HF气体，气体以液化后与NaCl混合搅拌、溶解得到混合液；氟磷灰石与焦炭和石英砂在高温下反应可以得到白磷，白磷与氯气在点燃的条件下反应得到固体B，B为五氯化磷；B与混合液反应可以生成HCl，反应后的混合液在油浴中加热可以得到六氟磷酸钠粗品；粗品经提纯得到精品。

(1)固体反应物的颗粒越小，其反应的接触面积越大，化学反应速率越快。氟磷灰石粉碎的目的是：增大反应物的接触面积，加快反应速率。

(2)HF液化时产生的二聚物(HF)2能发生微弱的电离，与NaCl反应生成NaHF2，该二聚物的电离方程式为(HF)2⇌H++ 或 2HF⇌H++。

(3)为避免废水NaH2PO4的污染，常在其中加入石灰，将磷元素全部转化成磷酸钙，进行回收利用。已知常温下Ksp[Ca3(PO4)2]＝1.96×10-29，当处理后的废水c(Ca2+)＝1.0×10-5 mol/L时，则溶液中c()＝mol/L =1.4×10-7mol/L。

(4)HF 极易溶于水，HF在反应中可能是过量的，操作③油浴加热目的是除去残留的氟化氢。

(5)反应①中除生成白磷(P4)外，还产生SiF4和一种还原性气体，该气体是焦炭的氧化产物CO，该反应的化学方程式：4Ca5(PO4)3F+21SiO2+30C20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。

(6) 六氟磷酸钠(NaPF6)极易溶于水，可溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。提纯六氟磷酸钠粗品时，为减少产品的损失，且考虑到产品易与溶剂分离，选择沸点较低的醇作溶剂。将六氟磷酸钠粗品(杂质主要是微量铁盐)溶于一定量乙醇中，加入适量5%的NaOH甲醇溶液，使溶液保持碱性，离心将不溶杂质除去。通过蒸馏将溶剂回收，减压条件下结晶，得到NaPF6·H2O，干燥得到无水盐。