Question

19．铈、铬、锡虽不是中学阶段常见的金属元素，但在工业生产中有着重要作用．
（1）二氧化铈（CeO₂）是一种重要的稀土氧化物，在平板电视显示屏中有着重要应用．CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，CeO₂在该反应中作氧化剂．
（2）自然界铬（Cr）主要以+3价和+6价存在．+6价的Cr能引起细胞的突变，可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬．完成并配平下列离子方程式：
1Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺□═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂O
（3）实验室配制SnCl₂溶液时往往因为生成Sn（OH）Cl而变浑浊，该过程的化学反应方程式为SnCl₂+H₂0?Sn（OH）Cl+HCl．氯气与金属锡在加热时可制得SnCl₄，SnCl₄的熔点为-33℃，沸点为114℃，SnCl₄极易水解，在潮湿的空气中有发烟现象．实验室可以通过如图所示装置制备SnCl₄（夹持装置略）．

①装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
②装置Ⅱ中的最佳试剂为饱和氯化钠溶液，装置Ⅶ的作用为防止空气中水蒸气进入Ⅵ中，SnCl₄水解．
③Ⅳ中加热的作用之一是促进氯气与锡粉反应，加热的另一作用为加热促进SnCl₄气化，便于分离．
④为测定实验中所用锡粉的纯度（杂质不参与下列反应）：取质量为m g的锡粉溶于足量稀硫酸中，向生成的SnSO₄溶液中加入过量的Fe₂（SO₄）₃溶液，用物质的量浓度为c mol•L^-1的K₂Cr₂O₇溶液滴定生成的Fe²⁺，共用去K₂Cr₂O₇溶液的体积为V L，则锡粉中Sn的质量分数为$\frac{3cVM}{M}$（已知Fe³⁺可将Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺，酸性环境下Cr₂O₇^2-可被还原为Cr³⁺）．

Answer 1

分析 （1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合价由+4价降低为+3价；
（2）从质量守恒、电荷守恒和电子守恒的角度配平方程式；
（3）由装置图可知装置Ⅰ应为制备氯气装置，涉及离子反应为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，装置Ⅱ为饱和食盐水，装置Ⅲ为浓硫酸，氯气经除杂，干燥后与锡在装置Ⅳ中反应生成SnCl₄，经冷却后在装置Ⅵ中收集，因SnCl₄极易水解，应防止空气中的水蒸气进入装置Ⅵ中，
①A为制备氯气装置，在加热条件下进行，应为浓盐酸和二氧化锰的反应；
②B为饱和食盐水，C为浓硫酸，氯气经除杂，干燥后与锡在D中反应生成SnCl₄，因SnCl₄极易水解，F可起到防止空气中的水蒸气进入E中；
③加热促进SnCl₄气化，便于分离；
④用已知浓度的K₂Cr₂O₇滴定生成的Fe²⁺，根据原子守恒、电子转移守恒可得关系式：Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇，据此计算．

解答 解：（1）CeO₂在稀硫酸和H₂O₂的作用下可生成Ce³⁺，Ce元素的化合价由+4价降低为+3价，则CeO₂在反应中作氧化剂，
故答案为：氧化；
（2）反应中Cr元素化合价由+6价降低到+3价，S元素化合价由+4价升高到+6价，则最小公倍数为12，由电子守恒和原子守恒、电荷守恒可知配平后的离子方程式为Cr₂O₇^2-+3SO₃^2-+8H⁺═2Cr³⁺+3SO₄^2-+4H₂0，
故答案为：1；3；8H⁺；2；3；4；
（3）SnCl₂在溶液中发生水解生成Sn（OH）Cl，其反应方程式为：SnCl₂+H₂0?Sn（OH）Cl+HCl；
故答案为：SnCl₂+H₂0?Sn（OH）Cl+HCl；
由装置图可知装置Ⅰ应为制备氯气装置，涉及离子反应为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，装置Ⅱ为饱和食盐水，装置Ⅲ为浓硫酸，氯气经除杂，干燥后与锡在装置Ⅳ中反应生成SnCl₄，经冷却后在装置Ⅵ中收集，因SnCl₄极易水解，应防止空气中的水蒸气进入装置Ⅵ中，
①装置Ⅰ中浓盐酸与MnO₂在加热时发生反应产生氯气．发生反应的离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
②由于盐酸有挥发性，所以在制取的氯气中含有杂质HCl，在与金属锡反应前要除去，因此装置Ⅱ中的最佳试剂为除去HCl同时还可以减少氯气消耗的饱和食盐水；SnCl₄极易水解，在潮湿的空气中发烟．为了防止盐水解，所以要防止起水解．装置Ⅶ的作用为防止空气中的水蒸气进入Ⅵ中使SnCl₄水解，
故答案为：饱和氯化钠溶液；防止空气中水蒸气进入Ⅵ中，SnCl₄水解；
③如果没有装置Ⅲ，则在氯气中含有水蒸汽，所以在Ⅳ中除生成SnCl₄外，还会生成SnCl₄水解产生的含锡的化合物Sn（OH）₄或SnO₂，加热促进SnCl₄气化，便于分离，
故答案为：加热促进SnCl₄气化，便于分离；
④令锡粉中锡的质量分数为x，则：
Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇
M g                    $\frac{1}{3}$mol
mx g                     cV mol
故 M g：mx g=$\frac{1}{3}$mol：cV mol
解得x=$\frac{3cVM}{M}$，
故答案为：$\frac{3cVM}{M}$．

点评 本题考查物质的制备，涉及仪器的识别、氯气的实验室制取方法、实验操作的目的、盐的水解、物质产率的计算等知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，注意把握题给信息，结合物质的性质设计实验步骤，题目难度不大．