Question

19．錫及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的用途．
已知：Sn的熔點為231℃；Sn²⁺易水解、易被氧化；SnCl₄極易水解、熔點為-33℃、沸點為114℃．
請按要求回答下列相關(guān)問題：
（1）錫在周期表中的位置為第五周期第ⅣA族．
（2）用于鍍錫工業(yè)的硫酸亞錫（SnSO₄）的制備步驟如下：
I．SnCl₂加入鹽酸和Sn 粉
II．分離濾渣和濾液
Ⅲ．濾液用NaHCO₃調(diào)節(jié)pH至6～7 得混合物（含SnO）
Ⅳ．從混合物中分離得SnO
V．SnO和稀硫酸最終得SnSO₄晶體
①步驟Ⅰ加入Sn粉的作用：防止Sn ²⁺被氧化為Sn⁴⁺及調(diào)節(jié)溶液pH．
②步驟Ⅱ用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
③步驟Ⅲ生成SnO的離子方程式：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O．
④步驟Ⅳ中檢驗SnO是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌后濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無白色沉淀，證明已洗凈．
⑤步驟Ⅴ操作依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫干燥．
（3）SnCl₄蒸氣遇氨及水汽呈濃煙狀，因而可制作煙幕彈，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl．
實驗室欲用如圖裝置制備少量SnCl₄ （夾持裝置略），該裝置存在明顯缺陷，改進方法是在A、B裝置間依次連接盛有飽和食鹽水、濃硫酸的洗氣瓶；熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠此反應(yīng)持續(xù)進行．

（4）利用改進后的裝置進行實驗，當(dāng)開始裝置C中收集到有SnCl₄時即可熄滅B處酒精燈，反應(yīng)仍可持續(xù)進行的理由是熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠使此反應(yīng)持續(xù)進行．
（5）用于微電子器件生產(chǎn)的錫粉純度測定：
①取2.38g試樣溶于較濃硫酸中（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），使Sn完全轉(zhuǎn)化為Sn²⁺
②加入過量的Fe₂（SO₄）₃
③用0.1000mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液滴定，消耗20.00mL，
步驟②中加入Fe₂（SO₄）₃的作用是：將Sn ²⁺全部氧化為Sn ⁴⁺；此錫粉樣品中錫的質(zhì)量分數(shù)：30%．

Answer 1

分析 （1）主族元素原子核外電子層數(shù)與其周期數(shù)相等，最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等；
（2）I．SnCl₂是強酸弱堿鹽，Sn²⁺易水解且易被氧化，為防止水解和氧化，SnCl₂加入鹽酸和Sn 粉；
II．分離濾渣和濾液采用過濾方法；
Ⅲ．濾液用NaHCO₃調(diào)節(jié)pH至6～7 得混合物（含SnO），Sn²⁺和NaHCO₃發(fā)生雙水解反應(yīng)Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O生成SnO；
Ⅳ．采用過濾方法將混合物中分離得SnO；
V．SnO和稀硫酸最終得SnSO₄晶體，反應(yīng)方程式為SnO+H₂SO₄=SnSO₄+H₂O；
（3）SnCl₄蒸氣遇氨及水汽呈濃煙狀，說明SnCl₄、NH₃、H₂O反應(yīng)生成氯化銨和Sn（OH）₄；
（4）熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠使此反應(yīng)持續(xù)進行；SnCl₄易水解，制備中應(yīng)在干燥環(huán)境中進行；
（5）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，同時生成Fe²⁺，根據(jù)元素守恒及電子得失守恒有關(guān)系式3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，根據(jù)K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量可計算出錫的物質(zhì)的量，進而求得錫的質(zhì)量，據(jù)此確定錫的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）Sn原子核外有5個電子層、最外層電子數(shù)是5，所以位于第五周期、第ⅣA族，故答案為：第五周期第ⅣA族；
（2）①Sn²⁺易水解且易被氧化，為防止水解和氧化，SnCl₂加入鹽酸和Sn 粉，所以Sn的作用是防止Sn ²⁺被氧化為Sn⁴⁺和調(diào)節(jié)溶液的pH，
故答案為：防止Sn ²⁺被氧化為Sn⁴⁺；
②步驟II是過濾，用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯，故答案為：漏斗（或普通漏斗）、玻璃棒；
③該反應(yīng)離子方程式為Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O，故答案為：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O；
④如果沉淀有吸附的離子，應(yīng)該是氯離子，實驗室用硝酸酸化的硝酸銀檢驗氯離子，其檢驗方法為取最后一次洗滌后濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無白色沉淀，
故答案為：取最后一次洗滌后濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無白色沉淀；
⑤從溶液中獲取晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（3）SnCl₄水解得到Sn（OH）₄與HCl，HCl與氨氣反應(yīng)得到NH₄Cl，反應(yīng)方程式為：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；
由于SnCl₄易水解，制備中應(yīng)在干燥環(huán)境中進行，制備的氯氣中含有HCl、水蒸氣，需要除去，防止Sn與HCl反應(yīng)，SnCl₄水解，改進方法是：在A、B裝置間依次連接盛有飽和食鹽水、濃硫酸的洗氣瓶；
熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠此反應(yīng)持續(xù)進行，
故答案為：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；在A、B裝置間依次連接盛有飽和食鹽水、濃硫酸的洗氣瓶；熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠此反應(yīng)持續(xù)進行；
（4）熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠使此反應(yīng)持續(xù)進行，所以不需要外加熱源，
故答案為：熔融錫與氯氣化合的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且放出的熱足夠使此反應(yīng)持續(xù)進行；
（5）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，同時生成Fe²⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺，根據(jù)元素守恒及電子得失守恒有關(guān)系式3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol，所以錫的物質(zhì)的量為0.006mol，則錫的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.003mol×119g/mol}{2.38g}$×100%=30%，
故答案為：將Sn ²⁺全部氧化為Sn ⁴⁺；30%．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及化學(xué)反應(yīng)方程式的計算、離子檢驗、實驗評價、化學(xué)工藝流程等知識點，明確元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)分離提純方法、離子檢驗方法等知識點是解本題關(guān)鍵，會正確利用轉(zhuǎn)移電子守恒判斷（5）題關(guān)系式，題目難度中等．