Question

8．錫（Sn）在自然界中主要以錫石（SnO₂）存在，錫石與焦炭在高溫條件下可制得金屬錫，錫的化合物廣泛應(yīng)用于汽車(chē)尾氣催化劑，印染媒染劑、色料載體和電鍍工業(yè)中，錫在化合物中主要以+2、+4價(jià)存在，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的由錫石制備SnSO₄的合成路線如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）Sn²⁺有強(qiáng)還原性，在酸性條件先易被空氣中的O₂氧化，反應(yīng)的離子方程式為：2Sn²⁺+O₂+4H⁺=2Sn⁴⁺+2H₂O．
（2）過(guò)濾Ⅱ得到的沉淀時(shí)SnO，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是：SnCl^₂+Na₂CO₃═SnO↓+CO₂↑+2NaCl；
（3）在洗滌后，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是：取最后一次洗滌液適量于試管中并滴加稀硝酸酸化，然后滴加硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀，證明沉淀洗滌干凈．
（4）現(xiàn)欲在鐵制品表面鍍錫，以SnSO₄溶液為電解液進(jìn)行電鍍，鐵制品應(yīng)該作陰極，該電極反應(yīng)式為：Sn²⁺+2e^-=Sn．
（5）已知K_sp（SnS）=1×10^-25，K_sp（SnS₂）=2×10^-27，若向含等濃度Sn²⁺、Sn⁴⁺的混合溶液中通入足量的H₂S，Sn²⁺先沉淀（填Sn²⁺或Sn⁴⁺），待SnS、SnS₂沉淀完全后，溶液中c（S^2-）=c mol•L^-1，此時(shí)$\frac{c（S{n}^{2+}）}{c（S{n}^{4+}）}$=50c．
（6）該興趣小組通過(guò)下列方法測(cè)定某金屬錫樣品的純度（雜質(zhì)不參與反應(yīng)）；
①向樣品中加入過(guò)量的鹽酸：Sn+2H⁺=Sn²⁺+H₂↑
②向反應(yīng)完成的溶液中加入過(guò)量的FeCl₃：Sn²⁺+2Fe³⁺=Sn⁴⁺+2Fe²⁺；
③用已知濃度的重鉻酸鉀溶液滴定生成的Fe²⁺：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
現(xiàn)有金屬錫樣品0.8000g，經(jīng)上述各步反應(yīng)后共用去0.1000mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液20.00mL．則樣品中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是89.25%．

Answer 1

分析 SnO₂粉末在高溫度下與焦炭反應(yīng)得到金屬錫，加濃鹽酸進(jìn)行溶解并過(guò)濾得到SnCl₂溶液，向其中加碳酸鈉，將Sn元素以SnO形式沉淀，過(guò)濾洗滌得純凈的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，制得SnSO₄晶體；
（1）Sn²⁺有強(qiáng)還原性，在酸性條件先易被空氣中的O₂氧化成Sn⁴⁺，可結(jié)合電子守恒、電荷守恒及原子守恒配平得相應(yīng)的離子反應(yīng)方程式；
（2）過(guò)濾Ⅱ得到沉淀是SnO，可知反應(yīng)Ⅰ中Sn元素化合價(jià)為變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，同時(shí)生成氣體，該氣體為二氧化碳；
（3）沉淀表面附著液中含有Cl^-，只要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)最后一次洗滌液里不含有Cl^-，即可證明沉淀洗滌干凈；
（4）電鍍池通過(guò)待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陰極，且陰極上發(fā)生還原反應(yīng)析出鍍層金屬；
（5）等濃度Sn²⁺、Sn⁴⁺的混合溶液中通入足量的H₂S，沉淀時(shí)需要S^2-最小的離子最先沉淀；可K_sp（SnS）=1×10^-25，K_sp（SnS₂）=2×10^-27，計(jì)算當(dāng)溶液中c（S^2-）=c mol•L^-1時(shí)溶液中所含Sn²⁺、Sn⁴⁺的濃度，再計(jì)算濃度的比值；
（6）根據(jù)①Sn+2H⁺=Sn²⁺+H₂↑；②FeCl₃：Sn²⁺+2Fe³⁺=Sn⁴⁺+2Fe²⁺；③6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；建立關(guān)系式3Sn～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-；由此可根據(jù)消耗的K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量計(jì)算樣品中Sn的物質(zhì)的量，最終計(jì)算出樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：SnO₂粉末在高溫度下與焦炭反應(yīng)得到金屬錫，加濃鹽酸進(jìn)行溶解并過(guò)濾得到SnCl₂溶液，向其中加碳酸鈉，將Sn元素以SnO形式沉淀，過(guò)濾洗滌得純凈的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，制得SnSO₄晶體；
（1）在酸性條件Sn²⁺被空氣中的O₂氧化成Sn⁴⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2Sn²⁺+O₂+4H⁺=2Sn⁴⁺+2H₂O；故答案為：2Sn²⁺+O₂+4H⁺=2Sn⁴⁺+2H₂O；
（2）反應(yīng)Ⅰ得到沉淀是SnO，Sn元素化合價(jià)為變化，屬于非氧化還原反應(yīng)，同時(shí)生成氣體，該氣體為二氧化碳，反應(yīng)方程式為：SnCl^₂+Na₂CO₃═SnO↓+CO₂↑+2NaCl↑，
故答案為：SnCl^₂+Na₂CO₃═SnO↓+CO₂↑+2NaCl；
（3）取最后一次洗滌液適量于試管中并滴加稀硝酸酸化，然后滴加硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀，證明沉淀洗滌干凈，若有白色沉淀生成，可證明洗滌液里含有Cl^-，沉淀洗滌不干凈；故答案為：取最后一次洗滌液適量于試管中并滴加稀硝酸酸化，然后滴加硝酸銀溶液，無(wú)白色沉淀，證明沉淀洗滌干凈；
（4）在鐵制品表面鍍錫時(shí)，陰極為鐵，發(fā)生電極反應(yīng)為Sn²⁺+2e^-=Sn，故答案為：陰；Sn²⁺+2e^-=Sn；
（5）設(shè)濃度均為1mol/L的Sn²⁺、Sn⁴⁺的混合溶液中，根據(jù)K_sp（SnS）=1×10^-25，K_sp（SnS₂）=2×10^-27，可知SnS開(kāi)始沉淀時(shí)所需要c（S^2-）=1×10^-25mol/L，SnS₂開(kāi)始沉淀時(shí)所需要c（S^2-）=$\sqrt{2×1{0}^{-27}}$mol/L，故Sn²⁺最先沉淀；當(dāng)溶液中c（S^2-）=c mol•L^-1時(shí)，溶液中c（Sn²⁺）=$\frac{1×1{0}^{-25}}{cmol/L}$；c（Sn⁴⁺）=$\frac{2×1{0}^{-27}}{{c}^{2}（mol/L）}$，則$\frac{S{n}^{2+}}{S{n}^{4+}}=\frac{\frac{1×1{0}^{-25}}{c}}{\frac{2×1{0}^{-27}}{{C}^{2}}}=50c$，故答案為：Sn²⁺；50c；
（6）0.1000mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液20.00mL中Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量為0.1000mol•L^-1×0.02L=0.002mol；根據(jù)關(guān)系式3Sn～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-可知Sn的物質(zhì)的量為0.002mol×3=0.006mol，則樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.006mol×119g/mol}{0.800g}×100%$=89.25%，故答案為：89.25%．

點(diǎn)評(píng) 本題SnSO₄制備的之比為載體，考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、物質(zhì)的分離提純、閱讀題目獲取信息的能力、常用化學(xué)用語(yǔ)書(shū)寫(xiě)、滴定應(yīng)用及利用關(guān)系式進(jìn)行的計(jì)算等，難度中等，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)及邏輯推理有較高的要求