Question

12．SnSO₄用于合金、马口铁、汽缸活塞、钢丝等酸性电镀，电子器件的光亮镀锡等．另外，还用于铝合金制品涂层氧化着色，印染工业用作媒染剂，有机溶液中双氧水去除剂等．工业上SnSO₄的制备路线如图：

已知：
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）锡原子的核外电子数为50，与碳元素同主族，锡元素在周期表中的位置是第5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+H₂O?Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn²⁺的水解．
（4）加入锡粉的作用有两个：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⁺+CO₃^2-═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，反应为Sn+2HCl═SnCl₂+H₂↑；
②加过量FeCl₃氧化Sn²⁺生成Sn⁴⁺；
③用已知浓度的盐酸酸化过的K₂Cr₂O₇滴定生成的FeCl₂，反应的化学方程是：6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl═6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O．
取1.360g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液33.00mL，则锡粉中锡的质量分数是86.6%．（保留一位小数）

Answer 1

分析 SnCl₂粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液，此时溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH值，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺，过滤得SnCl₂溶液，向其中加碳酸钠，将Sn元素以SnO形式沉淀，过滤洗涤得纯净的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，制得SnSO₄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）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤的方法；
（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：SnCl₂粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液，此时溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH值，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺，过滤得SnCl₂溶液，向其中加碳酸钠，将Sn元素以SnO形式沉淀，过滤洗涤得纯净的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，制得SnSO₄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，其原子核外有5个电子层，所以位于第5周期第IVA族，
故答案为：第5周期ⅣA族；
（2）从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤的方法，所以操作I是蒸发浓缩、冷却结晶，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（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⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑，
故答案为：Sn²⁺+CO₃^2-═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
119g                               $\frac{1}{3}$mol
1.360g×x           0.100mol/L×0.033L
故119g：$\frac{1}{3}$mol=（1.360g×x）：（0.100mol/L×0.033L）
x=$\frac{119g×（0.100mol/L×0.033L）}{\frac{1}{3}mol×1.360g}$=86.6%，
故答案为：86.6%．

点评 本题SnSO₄制备为载体，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、滴定应用及利用关系式进行的计算等，对学生的基础知识及逻辑推理有较高的要求，难点是确定Sn和K₂Cr₂O₇的关系式，题目难度中等．