Question

12．錫是第IVA族金屬元素，常見化合價(jià)為+2、+4價(jià)，其單質(zhì)及化合物在生活、生產(chǎn)中有重要應(yīng)用．已知：Sn熔點(diǎn)為231℃；Sn²⁺易水解、易被氧化；SnCl₄極易水解、熔點(diǎn)-33℃、沸點(diǎn)114℃．請按要求回答下列相關(guān)問題：
（1）如圖1為錫原子結(jié)構(gòu)示意圖，請補(bǔ)充完整：
 （2）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0.2000mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液滴定步驟②得到的溶液（產(chǎn)物中Cr呈+3價(jià)），消耗25.00mL．步驟②中加入
Fe₂（SO₄）₃發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺；此錫粉樣品中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%．
（3）實(shí)驗(yàn)室配制SnCl₂溶液時(shí)：要先將SnCl₂固體溶于較濃鹽酸，并在新配制的SnCl₂溶液中加入錫粉，目的是防止其水解及發(fā)生氧化反應(yīng)．
（4）SnO不溶于水，工業(yè)上常用于制備SnSO₄．向酸性SnCl₂溶液中加入碳酸氫銨溶液調(diào)PH=7，可以生成SnO，寫出反應(yīng)的離子方程式Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O．
（5）現(xiàn)有如圖2所示裝置，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組要在實(shí)驗(yàn)室中制備少量SnCl₄，請回答下列問題：

①所選擇的儀器裝置及合理的先后排列順序是：A→C→E→B→G→D→H→F．
②實(shí)驗(yàn)中當(dāng)開始生成SnCl₄時(shí)即可熄滅B處酒精燈，反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行的理由是錫與氯氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）由結(jié)構(gòu)示意圖可知，錫是第四周期第IVA族金屬元素，由能量最低原理，可知原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²；
（2）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，同時(shí)生成Fe²⁺，根據(jù)元素守恒及電子得失守恒，可得關(guān)系式：3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，根據(jù)K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量可計(jì)算出錫的物質(zhì)的量，再求得錫的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）Sn²⁺易水解、易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)室配制SnCl₂溶液時(shí)要防止其水解及發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）向酸性SnCl₂溶液中加入碳酸氫銨溶液調(diào) PH=7，可以生成SnO，同時(shí)還有二氧化碳和氯化銨生成，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
（5）SnCl₄極易水解，反應(yīng)應(yīng)在無水環(huán)境下進(jìn)行進(jìn)行，A中發(fā)生反應(yīng)：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有HCl及水蒸氣，所以要用飽和食鹽水除去HCl，可以降低氯氣的溶解，濃硫酸吸收水蒸氣，干燥氯氣，氯氣與Sn在B中反應(yīng)生成SnCl₄，經(jīng)冷凝后用H裝置進(jìn)行收集SnCl₄，未反應(yīng)的氯氣，用干燥管中堿石灰吸收，同時(shí)又可以防止空氣中的水分進(jìn)入H中使產(chǎn)物水解．

解答 解：（1）由結(jié)構(gòu)示意圖可知，錫是第四周期第IVA族金屬元素，由能量最低原理，可知原子核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p²，補(bǔ)充完整的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
（2）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，同時(shí)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，可得關(guān)系式：3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇，K₂Cr₂O₇的物質(zhì)的量為0.2000mol•L^-1×0.025L=0.005mol，由關(guān)系式可知，錫的物質(zhì)的量為0.005mol×3=0.015mol，則錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.015mol×119g/mol}{2.38g}$×100%=75%，
故答案為：2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺；75%；
（3）Sn²⁺易水解、易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)室配制SnCl₂溶液時(shí)要防止其水解及發(fā)生氧化反應(yīng)，要先將SnCl₂固體溶于少量濃鹽酸中，并在新配制的SnCl₂溶液中加入少量錫粉，
故答案為：溶于較濃鹽酸；錫粉；防止其水解及發(fā)生氧化反應(yīng)；
（4）向酸性SnCl₂溶液中加入碳酸氫銨溶液調(diào) PH=7，可以生成SnO，同時(shí)還有二氧化碳和氯化銨生成，反應(yīng)的離子方程式為Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O，
故答案為：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O；
（5）SnCl₄極易水解，反應(yīng)應(yīng)在無水環(huán)境下進(jìn)行進(jìn)行，A中發(fā)生反應(yīng)：MnO₂+4HCl（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，由于鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有HCl及水蒸氣，所以要用飽和食鹽水除去HCl，可以降低氯氣的溶解，濃硫酸吸收水蒸氣，干燥氯氣，氯氣與Sn在B中反應(yīng)生成SnCl₄，經(jīng)冷凝后用H裝置進(jìn)行收集SnCl₄，未反應(yīng)的氯氣，用干燥管中堿石灰吸收，同時(shí)又可以防止空氣中的水分進(jìn)入H中使產(chǎn)物水解，
①根據(jù)上面的分析可知，儀器裝置及合理的先后排列順序是A→C→E→B→G→D→H→F，
故答案為：C→E→B→G→D→H→F；
②由于錫與氯氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以當(dāng)開始生成SnCl₄時(shí)即可熄滅B處酒精燈，反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行，
故答案為：錫與氯氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備方案、化學(xué)工藝流程、物質(zhì)含量測定、原子結(jié)構(gòu)等知識，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．