题目内容

20．无水四氯化锡（SnCl4）是一种用途广泛的锡化工中间体，纯品为无色液体，熔点-33℃，沸点114.1℃，易挥发，在湿空气中易水解而发烟．某同学设计用氯气与精锡反应制备无水四氯化锡，实验装置如图（部分夹持装置未画出）：
回答下列问题：
（1）装置B中浓硫酸的作用是除去氯气中的水蒸气，装置D中冷却水的进口是b（选填“a”或b”）．
（2）实验时先滴加浓盐酸，点燃A处的酒精灯，待整套装置中充满黄绿色气体后再点燃C处的酒精灯，这样做的目的是排净装置中空气．
（3）写出装置C中反应的化学方程式Sn+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SnCl4，无水四氯化锡在湿空气中水解生成SnO2•xH2O，写出该反应的化学方程式SnCl4+（x+2）H2O=SnO2．xH2O+4HCl↑．
（4）该实验设计存在多个明显的缺陷，其中之一是缺少尾气处理装置或装置E中的产品缺少保护装置，接触湿空气水解或未除去氯气中的氯化氢．
（5）四氯化锡的蒸气与氨及水蒸气混合，生成氢氧化锡及另一种固体的细小颗粒而呈浓烟状，军事上可用于制作烟幕弹，写出该反应的化学方程式SnCl4+4NH3+4H2O=Sn（OH）4+4NH4Cl．

分析 （1）无水四氯化锡在湿空气中易水解而发烟，浓硫酸具有吸水性而作干燥剂；为防止炸裂冷凝管，冷却水从b口流入a口流出；
（2）生成的氯气能将空气排出，防止干扰实验；
（3）加热条件下，Sn和氯气发生氧化还原反应生成SnCl4；无水四氯化锡在湿空气中水解生成SnO2•XH2O，根据元素守恒知还生成HCl；
（4）收集的SnCl4易挥发，在湿空气中易水解而发烟，氯气有毒不能直接排空，且制取的氯气中含有HCl；
（5）四氯化锡的蒸气与氨及水蒸气混合，生成氢氧化锡及另一种固体的细小颗粒而呈浓烟状，根据元素守恒及物质性质知，该颗粒状物质是氯化铵，根据反应物、生成物书写方程式．

解答 解：（1）无水四氯化锡在湿空气中易水解而发烟，浓硫酸具有吸水性而作干燥剂，为防止生成的SnCl4水解而用浓硫酸干燥氯气；从烧瓶中流出的气体温度较高，如果热气体急剧冷却会炸裂冷凝管，可能产生安全事故，为防止炸裂冷凝管，冷却水从b口流入a口流出，
故答案为：除去氯气中的水蒸气；b；
（2）在加热条件下，Sn易被空气氧化，从而降低四氯化锡的产率，为防止实验干扰，用生成的氯气能将空气排出，故答案为：排净装置中空气；
（3）加热条件下，Sn和氯气发生氧化还原反应生成SnCl4，反应方程式为Sn+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SnCl4，无水四氯化锡在湿空气中水解生成SnO2•XH2O，根据元素守恒知还生成HCl，反应方程式为 SnCl4+（x+2）H2O=SnO2．xH2O+4HCl↑，
故答案为：Sn+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SnCl4；SnCl4+（x+2）H2O=SnO2．xH2O+4HCl↑；
（4）收集的SnCl4易挥发，在湿空气中易水解而发烟，收集装置中缺少产品保护装置；氯气有毒不能直接排空，应该有尾气处理装置；浓盐酸具有挥发性且加热促进其挥发，所以制取的氯气中含有HCl，该装置中没有除去氯化氢的装置，
故答案为：缺少尾气处理装置或装置E中的产品缺少保护装置，接触湿空气水解或未除去氯气中的氯化氢；
（5）四氯化锡的蒸气与氨及水蒸气混合，生成氢氧化锡及另一种固体的细小颗粒而呈浓烟状，根据元素守恒及物质性质知，该颗粒状物质是氯化铵，根据反应物、生成物书知该反应方程式为SnCl4+4NH3+4H2O=Sn（OH）4+4NH4Cl，故答案为：SnCl4+4NH3+4H2O=Sn（OH）4+4NH4Cl．

点评 本题考查制备实验方案设计，侧重考查学生实验操作、分析、知识运用能力，为高考高频点，正确获取信息、理解实验目的及实验操作规范性是解本题关键，知道各个装置的作用及目的，题目难度中等．

练习册系列答案
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20．某有机物的蒸气密度是相同状况下甲烷密度的3.625倍．把1.16g该有机物在氧气中充分燃烧，将生成的混合物依次通过足量浓硫酸和碱石灰，分别增重1.08g和2.64g，试求该有机物的分子式，要求有一定的答题步骤．
1．乙醇燃料电池在H2SO4条件下的电极方程式为负极：C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2↑+12 H+、正极O2+4e-+4H+=2H2O、电池C2H5OH+3O2=2CO2↑+3H2O，C3H8在碱性条件下的电极方程式为负极：C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2O、正极：O2+4e-+2H2O=4OH-、电池：5O2+C3H8+6OH-=3CO32-+7H2O，C2H6和O2在熔融Na2CO3下的电极方程式为负极：C2H6-14e-+7CO32-=9CO2+3H2O、正极：O2+4e-+2CO2=2CO32-、电池：2C2H6+7O2=4CO2+6H2O（包括正负极和总电极方程式）．
8．明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO4）2•12H2O]．从明矾制备Al、K2SO4和H2SO4的工艺过程如图1所示：
焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O，请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1：1．
（2）写出冶炼Al的化学方程式：2Al2O3$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O2↑．
（3）写出明矾水溶液中离子浓度由大到小的关系：c（SO42-）＞c（K+）＞c（Al3+）＞c（H+）＞c（OH-）．
（4）Al2O3在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如图2所示，该晶体中Al的杂化轨道方式是sp3，N原子的配位数是4
（5）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2．请写出：
①放电时负极反应式：Al-3e-+4OH-=AlO-2+2H2O．②若将该电池充电，充电时阳极反应式为：Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O．
（6）焙烧产生的SO2可用于制硫酸．已知25℃、101kPa时：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H1=-197kJ/mol；H2O（g）=H2O（1）△H2=-44kJ/mol；2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）△H2=-545kJ/mol．则SO3（g）与H2O（l）反应的热化学方程式是：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-130kJ/mol．焙烧948t明矾（M=474g/mol ），SO2 的利用率为96%，可生产质量分数为98%的浓硫酸432t．
15．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得：Na2SO3+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3，常温下溶液中析出的晶体为Na2S2O3•5H2O．Na2S2O3•5H2O于40℃-45℃熔化，48℃分解；Na2S2O3易溶于水，不溶于乙醇．在水中有关物质的溶解度曲线如图1所示．

Ⅰ．现按如下方法制备Na2S2O3•5H2O：
将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在分液漏斗中，注入浓盐酸，在装置2中加入亚硫酸钠固体，并按如图2安装好装置．
（1）仪器2的名称为蒸馏烧瓶，装置6中可放入CD．
A．BaCl2溶液     B．浓H2SO4     C．酸性KMnO4溶液     D．NaOH溶液
（2）打开分液漏斗活塞，注入浓盐酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，并用磁力搅拌器搅动并加热，反应原理为：
①Na2CO3+SO2═Na2SO3+CO2 ②Na2S+SO2+H2O═Na2SO3+H2S
③2H2S+SO2═3S↓+2H2O         ④Na2SO3+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3
总反应式为：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2
随着二氧化硫气体的通入，看到溶液中有大量浅黄色固体析出，继续通二氧化硫气体，反应约半小时．当溶液中pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．溶液pH要控制不小于7理由是S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O（用离子方程式表示）．
Ⅱ．分离Na2S2O3•5H2O并标定溶液的浓度：

（1）为减少产品的损失，操作①为趁热过滤，操作②是抽滤洗涤干燥，其中洗涤操作是用乙醇（填试剂）作洗涤剂．
（2）蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止，蒸发时为什么要控制温度不宜过高温度过高会导致析出的晶体分解．
（3）称取一定质量的产品配置成硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7（摩尔质量294g/moL）0.5880克．平均分成3份分别放入3个锥形瓶中，加水配成溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++7H2O+3I2，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应：2S2O32-+I2═S4O62-+2I-．滴定终点的现象为溶液由蓝色恰好变成无色，且半分钟不恢复，三次消耗Na2S2O3溶液的平均体积为20.00mL，则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为0.2000mol•L-1．
5．硫酸亚锡（SnSO4）主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等．某研究小组设计SnSO4制备路线如图：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中主要以Sn2+、Sn4+两种形式存在，碱性条件下溶液中主要以Sn（OH）42-、Sn（OH）62-两种形式存在；
Ⅱ．SnCl2易水解生成难溶物Sn（OH）Cl（碱式氯化亚锡）．
请回答下列问题：
（1）SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因加入盐酸，使水解平衡向左移动，抑制Sn2+水解；
（2）加入Sn粉的作用有两个：调节溶液pH，防止Sn2+被氧化；
（3）反应Ⅰ生成的气体为CO2，得到的沉淀是SnO，写出该反应的离子方程式Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑，该沉淀经过滤后需漂洗，如何证明沉淀已经洗涤完全取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO3溶液，若无沉淀，则说明已洗涤干净；
（4）多步操作包含的具体实验步骤的名称是：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（5）该小组通过下列方法测所用锡粉样品的纯度（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锡粉样品，经上述各步反应后，共用去0.1000mol/L K2Cr2O7溶液32.00mL．则该锡粉样品中锡的质量分数是93.18%．（计算结果精确至0.01%）
12．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等．某化学兴趣小组用模拟制备氨基
甲酸铵，反应的化学方程式如下：2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H＜0
（1）如用如图1装置制取氨气，你所选择的试剂是浓氨水与生石灰或氢氧化钠固体等．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中． 当悬浮物较多时，停止制备．

注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质．
①制备氨基甲酸铵时温度不能高，该实验中控温措施有哪些搅拌、冰水浴、控制通入气体流速．
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填写操作名称）．为了得到干燥产品，应采取的方法是c（填写选项序号）．
a．常压加热烘干  b．高压加热烘干   c．真空40℃以下烘干
③尾气处理装置如右图所示．双通玻璃管的作用：防止倒吸；浓硫酸的作用：吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.782 0g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80.00%．
[Mr（NH2COONH4）=78、Mr（NH4HCO3）=79、Mr（CaCO3）=100]
（4）以NH3和CO2为原料在工业上生产尿素的原理是：2NH3（g）+CO2（g）?CO（NH2）（I）+H2O（I），该反应的平衡常数和温度关系如下：
T/℃165175185195
K111.974.150.634.8
①焓变△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比），
如图4是氨碳比（x），$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=x与CO2平衡转化率（a）的关系．
a随着x增大而增大的原因是NH3的量增大，平衡正向移动，则增大CO2的转化率．，图中A点处NH3的平衡转化率为42%．
9．黄铜矿在我国储量丰富，主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等．这种铜矿石所含主要成分为CuFeS2，某企业以其为原料炼制精铜的工艺流程示意图如下：
请回答下列问题：
（1）在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到l000℃，矿砂与空气反应生成冰铜（由Cu2S和FeS互相熔合而成）和大气污染物A，该过程中发生主要反应的化学方程式为2CuFeS2+O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu2S+2FeS+SO2；A可用于海水提溴，在粗溴提纯环节中，A参与反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr；利用反射炉中产生的矿渣可生产一种良好的无机高分子絮凝剂--聚硅酸铁，其具有净水作用．将下列各项中物质加入水中后，不具有类似聚硅酸铁的净水作用的是b（填下列序号字母）
a．明矾    b．硫酸镁    c．硫酸铁  d．硫酸铝
（2）冰铜所含铜元素的质量分数为20%～50%．转炉中，将冰铜加熔剂（石英砂）在1200℃左右吹入空气进行吹炼．冰铜中的部分Cu2S被氧化成Cu2O，生成的Cu2O再与Cu2S反应，得到粗铜，用一个反应的化学方程式表示利用冰铜生产粗铜的过程3Cu2S+3O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 6Cu+3SO2，利用这种工艺生产2t含铜量为98%的粗铜，至少需要铜元素含量为40%的冰铜4.9t．
（3）以CuSO4溶液为电解液，电解精炼铜（粗铜中含Fe、Ag、Pt、Au等杂质）．下列说法中，正确的是bd （填下列序号字母）．
a．电能全部转化为化学能    
b．粗铜接电源正极，发生氧化反应
c．电解液中Cu2+向阳极移动
d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属．
10．甲、乙是元素周期表中同一周期的两种元素，甲位于ⅡA族，其原子序数为x，乙位于ⅢA族，则乙的原子序数可能是（　　）
①x+1　   ②x+11　   ③x+25    　④x+26　    ⑤x+10．
A．①B．②③C．①②③D．全部

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