题目内容

18．硫酸亚锡（SnSO4）是一种重要的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业．某研究小组设计SnSO4制备路线如下：

查阅资料：Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式，Sn2+易被氧化．
Ⅱ．SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡，Sn相对原子质量为119
回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，锡元素在周期表中的位置是第五周期第ⅣA族．
（2）操作Ⅰ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤．
（3）SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因SnCl2水解，发生SnCl2+H2O?Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解．
（4）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH  ②防止Sn2+被氧化．
（5）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O．
（6）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn+2HCl═SnCl2+H2↑；
②加入过量的FeCl3；
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定生成的Fe2+，发生的反应为：
6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl═6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O
取1.226g 锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol/L K2Cr2O7溶液32.0ml．锡粉中锡的质量分数是93.2%．

分析 SnCl2在盐酸中溶解，再加入锡粉，溶解得到SnCl2溶液加入碳酸钠沉淀锡离子，过滤得到沉淀洗涤后加入硫酸溶解得到硫酸锡溶液，蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸锡晶体，
（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，处于ⅣA族，根据原子序数减各周期容纳元素种数确定所在的周期；
（2）由流程图可知，操作Ⅰ是从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到；
（3）由信息可知，SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡，加入盐酸，抑制Sn2+水解；
（4）由信息可知，Sn2+易被氧化，加入Sn粉除调节溶液pH外，还防止Sn2+被氧化；  
（5）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，双氧水有强氧化性，将Sn2+易被氧化为Sn4+，自身被还原为水；
（6）根据电子转移守恒与方程式可得关系式Sn～Sn2+～2Fe3+～2Fe2+～$\frac{1}{3}$K2Cr2O7，据此计算．

解答 解：SnCl2在盐酸中溶解，再加入锡粉，溶解得到SnCl2溶液加入碳酸钠沉淀锡离子，过滤得到沉淀洗涤后加入硫酸溶解得到硫酸锡溶液，蒸发浓缩冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸锡晶体，
（1）锡元素与碳元素属于同一主族，处于ⅣA族，原子核电荷数为50，则：50-2-8-8-18=14，故Sn处于第五周期，则在周期表中的位置为第五周期第ⅣA族，
故答案为：第五周期第ⅣA族；
（2）由流程图可知，操作Ⅰ是从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（3）由信息可知，SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡，存在平衡Sn Cl2+H2O?Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解，
故答案为：SnCl2水解，发生SnCl2+H2O?Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解；
（4）由信息可知，Sn2+易被氧化，加入Sn粉除调节溶液pH外，还防止Sn2+被氧化，
故答案为：防止Sn2+被氧化；
（5）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，双氧水有强氧化性，将Sn2+易被氧化为Sn4+，自身被还原为水，离子方程式为：Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O，
故答案为：Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O；
（6）令锡粉中锡的质量分数为x，则：
     Sn～Sn2+～2Fe3+～2Fe2+～$\frac{1}{3}$K2Cr2O7计算．
   119g                     $\frac{1}{3}$mol       
  1.226g×x            0.100mol/L×0.032L
故$\frac{119g}{1.226xg}$=$\frac{\frac{1}{3}mol}{0.100mol/L×0.032L}$ 
解得x=93.2%，
故答案为：93.2%．

点评 本题SnSO4制备的之比为载体，考查学生对工艺流程的理解、物质的分离提纯、阅读题目获取信息的能力、常用化学用语书写、滴定应用及利用关系式进行的计算等，难度中等，对学生的基础知识及逻辑推理有较高的要求．

练习册系列答案
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8．高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料．实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：
（1）制备MnSO4溶液：在烧瓶中（装置见右图）加入一定量MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，反应3h．停止通入SO2，继续反应片刻，过滤．
①写出左边集气瓶的作用混合SO2和N2．
②石灰乳的作用是：SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O（用化学方程式表示）
③写出MnO2和H2SO3反应的离子反应方程式MnO2+H2SO3=Mn2++SO42-+H2O．
④反应过程中，为使SO2尽可能转化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措施有ac（选择选项填空）．
a．缓慢通入混合气体    b．快速通入混合气体    c．控制适当的温度   d．高温加热
（2）制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃开始分解；Mn（OH）2开始沉淀时pH=7.7．请补充由（1）时制得的MnSO4制备高纯MnCO3的操作步骤．
【实验中可选用的试剂：Ca（OH）2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH】
①边搅拌边加入Na2CO3，并控制溶液pH＜7.7；
②过滤，水洗2～3次；
③检验SO42-是否被洗涤干净．检验时是（填“是”或“否”）必须加盐酸酸化；
④用少量C2H5OH洗涤；
⑤低于100℃干燥．
9．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．
工业上用潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得，某学生拟用左下图所示装置模拟工业制取并收集ClO2．

（1）A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等，请写出该反应的化学方程式：2KClO3+H2C2O4$\frac{\underline{\;60℃\;}}{\;}$K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O
（2）A必须添加温度控制装置，除酒精灯外，还需要的玻璃仪器有烧杯、温度计；B也必须添加温度控制装置，应该是冰水浴（选填“冰水浴”或“热水浴”）装置．
（3）反应后在装置C中可得NaClO2溶液．已知NaClO2饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO2•3H2O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO2．根据右上图所示的NaClO2的溶解度曲线，请补充从NaClO2溶液中制得NaClO2的操作步骤：
①蒸发结晶；②趁热过滤；③洗涤；④干燥．
（4）ClO2很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液．为测定所得溶液中ClO2的含量，进行了下列实验：
步骤1：准确量取ClO2溶液10.00mL，稀释成100.00mL试样；量取V1 mL试样加入到锥形瓶中；
步骤2：调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；
步骤3：加入淀粉指示剂，用c mol•L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2mL．（已知2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI）
①滴定过程中，至少须进行两次平行测定的原因是减小实验误差，滴定至终点的现象是溶液由蓝色变为无色．
②原ClO2溶液的浓度为$\frac{135C{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用步骤中的字母代数式表示）．
6．过氧化氢常用作氧化剂、漂白剂和消毒剂，可用于甲型H1N1流感消毒，为了贮存运输和使用的方便，工业上采用“醇析法”，将它转化为固态的过碳酸钠晶体（2Na2CO3•3H2O2），该晶体具有Na2CO3和Na2O2的双重性质，工业“醇析法”的工艺如下：

回答下列问题：
（1）过氧化氢溶液加入二氧化锰的反应化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（2）反应温度控制在0～5℃时进行的理由是在低温下H2O2与2Na2CO3•3H2O2稳定（不易分解）且2Na2CO3•3H2O2的溶解度小．
（3）稳定剂能相互反应，生成一种不溶物将过碳酸钠粒子包住，该反应的化学方程式为MgCl2+Na2SiO3=MgSiO3↓+2NaCl．
（4）加入异丙醇的作用是降低过碳酸钠的溶解度，有利于晶体析出．
（5）下列物质不能使过碳酸钠较快失效的是d．
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（7）某同学向酸性高锰酸钾溶液中滴入过量过氧化氢溶液，观察到高锰酸钾溶液褪色，则发生反应的离子方程式为5H2O2+2MnO${\;}_{4}^{-}$+6H+═2Mn2++5O2↑+8H2O．
13．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等．以下是工业上制取纯硅的一种方法．

请回答下列问题（各元素用相应的元素符号表示）：
（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有①②③（填反应代号）．
（2）写出反应③的化学方程式SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
（3）化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂．将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 373～1 623K反应，生成化合物W，其化学方程式是SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;1373-1623K\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑
（4）A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是CO2（填化学式）；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是CO2和HCl（填化学式）．
（5）工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为CO+H2O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO2+H2、CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O．
3．某NaNO3溶液中混有少量NaCl，Na2SO4和Na2CO3杂质，为除去这些杂质，仅提供3种药品：AgNO3溶液、BaCl2溶液和稀HCl．请只取一份溶液，设计合理的顺序将杂质逐一除去，并填写下面实验报告．（简要回答．每次加入的试剂都是适量的）
实验步骤加入试剂离子方程式
（1）稀HClCO32-+2H+=CO2↑+H2O
（2）BaCl2溶液Ba2++SO42-=BaSO4↓
（3）AgNO3溶液Ag++Cl-=AgCl↓
10．如图所示，若电解5min时，铜电极质量增加2.16g．试回答：
（1）电源电极X名称为负极（填“正极”或“负极”）．
（2）电解池中溶液的pH变化：B减小，C不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）B中阳极的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑；若通电5min时B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为0.025mol/L．
（4）A中发生反应的化学方程式为2KCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KOH+H2↑+Cl2↑，若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后溶液的pH=13．
（5）若将C装置单独取出，导线连接铜、银后，请写出负极的电极反应式Cu-2e-=Cu2+．
4．某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2.5微米的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等．因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样，若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
离　子K+Na+NH4+SO42-NO3-Cl-
浓度/mol•L-14×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-5
根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为酸性，试样的pH=4．
（2）为减少SO2的排放，可洗涤含SO2的烟气，下列物质可作洗涤剂的是ab（填字母）．
a．Ca（OH）2　　　b．Na2CO3　　　c．CaCl2　　　d．NaHSO3
（3）①已知汽缸中生成NO的反应为N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H＞0，汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，NO的含量增大．
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O2（g）．
已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：△H＞0△S＜0，则在任何温度下△G＞0，不可能自发进行．
5．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．无色溶液中：Al3+、Cl-、MnO4-、SO42-
B．含有大量HCO3-的溶液中：Na+、Ca2+、NO3-、Cl-
C．0.1mol•L-1AgNO3溶液：H+、K+、SO42-、Cl-
D．使石蕊变红色的溶液：CH3COO-、Cl-、NO3-、K+

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