Question

19．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．
已知：Sn的熔点为231℃；Sn²⁺易水解、易被氧化；SnCl₄极易水解、熔点为-33℃、沸点为114℃．
请按要求回答下列相关问题：
（1）锡在周期表中的位置为第五周期第ⅣA族．
（2）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO₄）的制备步骤如下：
I．SnCl₂加入盐酸和Sn 粉
II．分离滤渣和滤液
Ⅲ．滤液用NaHCO₃调节pH至6～7 得混合物（含SnO）
Ⅳ．从混合物中分离得SnO
V．SnO和稀硫酸最终得SnSO₄晶体
①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：防止Sn ²⁺被氧化为Sn⁴⁺及调节溶液pH．
②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O．
④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是取最后一次洗涤后滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀，证明已洗净．
⑤步骤Ⅴ操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥．
（3）SnCl₄蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl．
实验室欲用如图装置制备少量SnCl₄ （夹持装置略），该装置存在明显缺陷，改进方法是在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶；熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行．

（4）利用改进后的装置进行实验，当开始装置C中收集到有SnCl₄时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够使此反应持续进行．
（5）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：
①取2.38g试样溶于较浓硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn²⁺
②加入过量的Fe₂（SO₄）₃
③用0.1000mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液滴定，消耗20.00mL，
步骤②中加入Fe₂（SO₄）₃的作用是：将Sn ²⁺全部氧化为Sn ⁴⁺；此锡粉样品中锡的质量分数：30%．

Answer 1

分析 （1）主族元素原子核外电子层数与其周期数相等，最外层电子数与其族序数相等；
（2）I．SnCl₂是强酸弱碱盐，Sn²⁺易水解且易被氧化，为防止水解和氧化，SnCl₂加入盐酸和Sn 粉；
II．分离滤渣和滤液采用过滤方法；
Ⅲ．滤液用NaHCO₃调节pH至6～7 得混合物（含SnO），Sn²⁺和NaHCO₃发生双水解反应Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O生成SnO；
Ⅳ．采用过滤方法将混合物中分离得SnO；
V．SnO和稀硫酸最终得SnSO₄晶体，反应方程式为SnO+H₂SO₄=SnSO₄+H₂O；
（3）SnCl₄蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，说明SnCl₄、NH₃、H₂O反应生成氯化铵和Sn（OH）₄；
（4）熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够使此反应持续进行；SnCl₄易水解，制备中应在干燥环境中进行；
（5）Fe₂（SO₄）₃将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺，同时生成Fe²⁺，根据元素守恒及电子得失守恒有关系式3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，根据K₂Cr₂O₇的物质的量可计算出锡的物质的量，进而求得锡的质量，据此确定锡的质量分数．

解答 解：（1）Sn原子核外有5个电子层、最外层电子数是5，所以位于第五周期、第ⅣA族，故答案为：第五周期第ⅣA族；
（2）①Sn²⁺易水解且易被氧化，为防止水解和氧化，SnCl₂加入盐酸和Sn 粉，所以Sn的作用是防止Sn ²⁺被氧化为Sn⁴⁺和调节溶液的pH，
故答案为：防止Sn ²⁺被氧化为Sn⁴⁺；
②步骤II是过滤，用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯，故答案为：漏斗（或普通漏斗）、玻璃棒；
③该反应离子方程式为Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O，故答案为：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O；
④如果沉淀有吸附的离子，应该是氯离子，实验室用硝酸酸化的硝酸银检验氯离子，其检验方法为取最后一次洗涤后滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀，
故答案为：取最后一次洗涤后滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀；
⑤从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（3）SnCl₄水解得到Sn（OH）₄与HCl，HCl与氨气反应得到NH₄Cl，反应方程式为：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；
由于SnCl₄易水解，制备中应在干燥环境中进行，制备的氯气中含有HCl、水蒸气，需要除去，防止Sn与HCl反应，SnCl₄水解，改进方法是：在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶；
熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行，
故答案为：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶；熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行；
（4）熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够使此反应持续进行，所以不需要外加热源，
故答案为：熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够使此反应持续进行；
（5）Fe₂（SO₄）₃将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺，同时生成Fe²⁺，反应的离子方程式为2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺，根据元素守恒及电子得失守恒有关系式3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，K₂Cr₂O₇的物质的量为0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，所以锡的物质的量为0.006mol，则锡的质量分数为$\frac{0.003mol×119g/mol}{2.38g}$×100%=30%，
故答案为：将Sn ²⁺全部氧化为Sn ⁴⁺；30%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及化学反应方程式的计算、离子检验、实验评价、化学工艺流程等知识点，明确元素化合物性质、物质分离提纯方法、离子检验方法等知识点是解本题关键，会正确利用转移电子守恒判断（5）题关系式，题目难度中等．