Question

12．SnSO₄用于合金、馬口鐵、汽缸活塞、鋼絲等酸性電鍍，電子器件的光亮鍍錫等．另外，還用于鋁合金制品涂層氧化著色，印染工業用作媒染劑，有機溶液中雙氧水去除劑等．工業上SnSO₄的制備路線如圖：

已知：
Ⅰ．酸性條件下，錫在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺兩種主要存在形式，Sn²⁺易被氧化．
Ⅱ．SnCl₂易水解生成堿式氯化亞錫．
回答下列問題：
（1）錫原子的核外電子數為50，與碳元素同主族，錫元素在周期表中的位置是第5周期ⅣA族．
（2）操作Ⅰ是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌．
（3）SnCl₂粉末需加濃鹽酸進行溶解，請用平衡移動原理解釋原因：SnCl₂+H₂O?Sn（OH）Cl+HCl，加入鹽酸，使該平衡向左移動，抑制Sn²⁺的水解．
（4）加入錫粉的作用有兩個：①調節溶液pH，②防止Sn²⁺被氧化．
（5）反應Ⅰ得到沉淀是SnO，得到該沉淀的離子反應方程式是Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑．
（6）酸性條件下，SnSO₄還可以用作雙氧水去除劑，發生反應的離子方程式是Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O．
（7）該小組通過下列方法測定所用錫粉的純度（雜質不參與反應）：
①將試樣溶于鹽酸中，反應為Sn+2HCl═SnCl₂+H₂↑；
②加過量FeCl₃氧化Sn²⁺生成Sn⁴⁺；
③用已知濃度的鹽酸酸化過的K₂Cr₂O₇滴定生成的FeCl₂，反應的化學方程是：6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl═6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O．
取1.360g錫粉，經上述各步反應后，共用去0.100mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液33.00mL，則錫粉中錫的質量分數是86.6%．（保留一位小數）

Answer 1

分析 SnCl₂粉末加濃鹽酸進行溶解得到酸性溶液，此時溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺發生反應，使溶液酸性減弱，調節了溶液pH值，另外Sn可以將被氧化生成的Sn⁴⁺還原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化為Sn⁴⁺，過濾得SnCl₂溶液，向其中加碳酸鈉，將Sn元素以SnO形式沉淀，過濾洗滌得純凈的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，制得SnSO₄晶體；
（1）錫原子的核電荷數為50，與碳元素屬于同一主族，處于ⅣA族，根據原子序數減各周期容納元素種數確定所在的周期；
（2）從溶液中獲取晶體采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌的方法；
（3）由信息可知，SnCl₂易水解生成堿式氯化亞錫，加入鹽酸，抑制Sn²⁺水解；
（4）由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除調節溶液pH外，還防止Sn²⁺被氧化；
（5）反應Ⅰ得到沉淀是SnO，Sn元素化合價為變化，屬于非氧化還原反應，同時生成氣體，該氣體為二氧化碳；
（6）酸性條件下，SnSO₄還可以用作雙氧水去除劑，雙氧水有強氧化性，將Sn²⁺易被氧化為Sn⁴⁺，自身被還原為水；
（7）根據電子轉移守恒與方程式可得關系式Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇，據此計算．

解答 解：SnCl₂粉末加濃鹽酸進行溶解得到酸性溶液，此時溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺發生反應，使溶液酸性減弱，調節了溶液pH值，另外Sn可以將被氧化生成的Sn⁴⁺還原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化為Sn⁴⁺，過濾得SnCl₂溶液，向其中加碳酸鈉，將Sn元素以SnO形式沉淀，過濾洗滌得純凈的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，制得SnSO₄晶體；
（1）錫原子的核電荷數為50，與碳元素屬于同一主族，處于ⅣA族，其原子核外有5個電子層，所以位于第5周期第IVA族，
故答案為：第5周期ⅣA族；
（2）從溶液中獲取晶體采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌的方法，所以操作I是蒸發濃縮、冷卻結晶，
故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；
（3）由信息可知，SnCl₂易水解生成堿式氯化亞錫，存在平衡Sn Cl₂+H₂O?Sn（OH）Cl+HCl，加入鹽酸，使該平衡向左移動，抑制Sn²⁺水解，
故答案為：SnCl₂水解，發生SnCl₂+H₂O?Sn（OH）Cl+HCl，加入鹽酸，使該平衡向左移動，抑制Sn²⁺水解；
（4）由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除調節溶液pH外，還防止Sn²⁺被氧化，
故答案為：防止Sn²⁺被氧化；
（5）反應Ⅰ得到沉淀是SnO，Sn元素化合價為變化，屬于非氧化還原反應，同時生成氣體，該氣體為二氧化碳，離子方程式為：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑，
故答案為：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑；
（6）酸性條件下，SnSO₄還可以用作雙氧水去除劑，雙氧水有強氧化性，將Sn²⁺易被氧化為Sn⁴⁺，自身被還原為水，離子方程式為：Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O，
故答案為：Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O．
（7）令錫粉中錫的質量分數為x，則：
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%，
故答案為：86.6%．

點評 本題SnSO₄制備為載體，考查學生對工藝流程的理解、物質的分離提純、閱讀題目獲取信息的能力、滴定應用及利用關系式進行的計算等，對學生的基礎知識及邏輯推理有較高的要求，難點是確定Sn和K₂Cr₂O₇的關系式，題目難度中等．