题目内容
19.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
回答下列问题:
(1)锡元素原子的核电荷数为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)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子反应方程式是Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑.
(6)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.
(7)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溶液;
③用已知浓度的K2Cr2O7滴定②中生成的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)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳;
(6)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;
(7)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:(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)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,Sn元素化合价为变化,属于非氧化还原反应,同时生成气体,该气体为二氧化碳,离子方程式为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑,
故答案为:Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;
(6)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;
(7)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
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.
已知:
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Zn(OH)2 |
| 开始沉淀时的pH | 2.3 | 7.5 | 5.6 | 6.2 |
| 完全沉淀时的pH | 3.9 | 9.7 | 6.4 | 8.0 |
(1)加入H2O2目的是将Fe2+氧化为Fe3+.
(2)乙同学认为应将方案中的pH调节至8,你认为此观点不正确(填“正确”或“不正确”)理由是同时会使Cu2+生成沉淀而除去.
(3)利用铜棒、石墨棒和溶液C(填“B”或“C”)可设计一个原电池.该原电池的正极反应式为Fe3++e-=Fe2+.请在下图中完成该原电池的设计(标出电解质溶液和电子流动方向).
| A. | 电解质溶液导电的原因是靠自由移动的阴、阳离子 | |
| B. | 电解质在水溶液中不一定完全电离 | |
| C. | 纯净的电解质在液态时,有的导电,有的不导电 | |
| D. | 无水CuSO4不导电,但胆矾中含结晶水,所以胆矾可以导电 |
Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华.他们设计了制备无水 FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④…
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的H2赶尽Cl2,将收集器密封.
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl3.
(2)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)②⑤.
(3)如果没有装置C的设计,会导致D装置中水挥发到接受器,使FeCl3潮解.
(4)用离子方程式表示虚线框E中所增加装置和试剂的作用:
(5)用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫,请写出反应的离子方程式:2Fe3++2H2S=2Fe2++2H++S↓.
Ⅱ.反应结束后,将收集器中所得固体完全溶于稀盐酸,小组同学对所得溶液金属阳离子的成分有三种观点:①只有Fe3+;②只有Fe2+;③既有Fe3+又有Fe2+.
为探究溶液的组成,实验如下:
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论及反应离子方程式 |
| ①取少量所得溶液于试管中,加入少量KSCN溶液. | 溶液中出现红色. | 说明:假设②不成立,假设①或③成立; 反应的离子方程式是Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3. |
| ②另取少量所得溶液于试管中,加入少量酸性 KMnO4溶液. | 溶液紫红色退去 | 说明:假设②或③成立. |
| A. | 可利用过滤的方法分离胶体和溶液 | |
| B. | 胶体中分散质粒子直径大小在1~100nm之间 | |
| C. | 可以利用丁达尔效应区分胶体和溶液 | |
| D. | 胶体在一定条件下能稳定存在 |
| A. | 水是一种弱电解质 | B. | NH4ClO4溶液显酸性 | ||
| C. | NaClO4中含有离子键和共价键 | D. | NH4ClO4只有氧化性,没有还原性 |