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．

练习册系列答案
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14．精炼铜的过程中，电解质溶液中的[Fe2+]、[Zn2+]会逐渐增大而影响进一步电解． 甲同学设计下图除杂方案：
已知：
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开始沉淀时的pH2.37.55.66.2
完全沉淀时的pH3.99.76.48.0
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15．下列说法中错误的是（　　）
A．电解质溶液导电的原因是靠自由移动的阴、阳离子
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7．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．
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：、Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O．
（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．
综合上述实验分析，所得溶液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+．
14．铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
（1）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe3C）．X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是Fe2+、Fe3+、H+．
（2）某溶液中有Mg2+、Fe2+、A13+、Cu2+等四种离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是BC．
A．Mg2+B．Fe2+C．A13+D．Cu2+
（3）氧化铁是重要工业颜料，用废秩屑制备它的流程如图：
回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的名称是洗涤；
②请完成生成FeCO3沉淀的离子方程式Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O．
（4）有些同学认为KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定（5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O）
①实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250mL容量瓶．
②该实验中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是C．
A．稀硝酸       B．稀盐酸       C．稀硫酸        D．浓硝酸．
4．以钛铁矿（主要成分是钛酸亚铁FeTiO3）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如图所示，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O．试回答下列问题：

（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于非氧化还原反应（选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）．
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是Fe；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是FeSO4•7H2O、Fe、H2SO4．
（3）反应TiCl4+2Mg═2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气（或氮气、二氧化碳）作用．
（4）如果取钛铁矿A t，生产出钛B t（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示）$\frac{B}{A}×100%$．
11．含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重．
（一）某校环保小组的同学认为可以用金属铝将水中的NO3-还原成N2，从而消除氮污染．
（1）配平以下有关的离子反应方程式：□NO3-+□Al+□H2O→□N2↑+□Al（OH）3+□OH-
（2）以上反应中失电子的物质是Al，还原产物是N2，每生成1mol还原产物，转移的电子数目为10NA．
（3）现需除去1m3含氮0.3mol的废水中的NO3- （设氮元素都以NO3-的形式存在），则至少需要消耗金属铝的物质的量为0.5mol．
（二）2015年8月12日天津海瑞公司危险品爆炸导致NaCN泄漏，对周边的环境造成极大的威胁．
（1）NaCN遇水就会产生剧毒物质HCN，请写出其离子方程式CN-+H2OHCN+OH-
（2）天津此次事故中是用双氧水来处理泄漏的NaCN，处理后产生有刺激性气味的氨气与NaHCO3，请写出该反应的化学方程式NaCN+H2O2+H2O=NaHCO3+NH3↑
（3）此次事故中不能（填“能”或“不能”）用酸性高锰酸钾来处理泄漏的NaCN．请用文字结合方程式解释NaCN+H2SO4=Na2SO4+HCN．
8．下列说法中，不正确的是（　　）
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
9．最近美国宇航局的科研人员确认火星地表含有溶有高氯酸盐的液态水．下列有关水及高氯酸盐的说法错误的是（　　）
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

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