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(diǎn)為231℃；Sn²⁺易水解、易被氧化；SnCl₄極易水解、熔點(diǎn)為-33℃、沸點(diǎn)為114℃．請(qǐng)按要求回答下列相關(guān)問(wèn)題：
（1）元素錫比同主族碳的周期數(shù)大3，錫的原子序數(shù)為50．
（2）用于微電子器件生產(chǎn)的錫粉純度測(cè)定：①取1.19g試樣溶于稀硫酸中（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），使Sn完全轉(zhuǎn)化為Sn²⁺；②加入過(guò)量的Fe₂（SO₄）₃；③用0.1000mol/L K₂Cr₂O₇溶液滴定（產(chǎn)物中Cr呈+3價(jià)），消耗20.00mL．步驟②中加入Fe₂（SO₄）₃的作用是將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺；此錫粉樣品中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%．
（3）用于鍍錫工業(yè)的硫酸亞錫（SnSO₄）的制備路線如圖1：

①步驟Ⅰ加入Sn粉的作用：防止Sn²⁺被氧化及調(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(yàn)SnO是否洗滌干凈的操作是取最后一次濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無(wú)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(guò)濾、洗滌、低溫干燥．
（4）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(shí)驗(yàn)室欲用圖2裝置制備少量SnCl₄ （夾持裝置略），該裝置存在明顯缺陷，改進(jìn)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．
利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)開(kāi)始裝置C中收集到有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(jìn)行．

Answer 1

分析 （1）元素錫比同主族碳的周期數(shù)大3，二者原子序數(shù)相差第三、四、五周期容納元素種數(shù)之和；
（2）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，再用溶液K₂Cr₂O₇溶液滴定，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，整個(gè)過(guò)程關(guān)系式為：3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，據(jù)此計(jì)算；
（3）由于Sn²⁺易水解、易被氧化，加入鹽酸，抑制Sn²⁺水解，加入Sn粉可以與鹽酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液pH，還防止Sn²⁺被氧化，步驟Ⅱ?yàn)檫^(guò)濾，得SnCl₂溶液，向其中加碳酸氫鈉，調(diào)節(jié)溶液pH，使Mn元素以SnO形式沉淀，再過(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，濾液D中含有大量的NaCl等，
①由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入可防止Sn²⁺被氧化；
②步驟Ⅱ是過(guò)濾，根據(jù)過(guò)濾操作選用儀器；
③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)，變質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)生成Sn（OH）₂與二氧化碳，Sn（OH）₂再脫水得到SnO；
④沉淀為SnO表面附著著Cl^-，要想檢驗(yàn)濾渣是否洗滌干凈，用硝酸、硝酸銀溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有Cl^-；
（4）SnCl₄水解得到Sn（OH）₄與HCl，HCl與氨氣反應(yīng)得到NH₄Cl；
由于SnCl₄易水解，制備中應(yīng)在干燥環(huán)境中進(jìn)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；
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(jìn)行．

解答 解：（1）元素錫比同主族碳的周期數(shù)大3，二者原子序數(shù)相差第三、四、五周期容納元素種數(shù)之和，則Sn的原子序數(shù)為6+8+18+18=50，
故答案為：50；
（2）Fe₂（SO₄）₃將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺，再用溶液K₂Cr₂O₇溶液滴定，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，
設(shè)粉中錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則：
3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇
3×119g                   1mol
1.19g×x             0.100mol/L×0.02L
則：3×119g：1.19g×x=1mol：0.100mol/L×0.02L
解得：x=60%，
故答案為：將Sn²⁺全部氧化為Sn⁴⁺；60%；
（3）由于Sn²⁺易水解、易被氧化，加入鹽酸，抑制Sn²⁺水解，加入Sn粉可以與鹽酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液pH，還防止Sn²⁺被氧化，步驟Ⅱ?yàn)檫^(guò)濾，得SnCl₂溶液，向其中加碳酸氫鈉，調(diào)節(jié)溶液pH，使Mn元素以SnO形式沉淀，再過(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，濾液D中含有大量的NaCl等，
①由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除調(diào)節(jié)溶液pH外，還防止Sn²⁺被氧化；
故答案為：防止Sn²⁺被氧化；
②步驟Ⅱ是過(guò)濾，用到的玻璃儀器除燒杯外，還有漏斗、玻璃棒，
故答案為：漏斗；玻璃棒；
③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)，變質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)生成Sn（OH）₂與二氧化碳，Sn（OH）₂再脫水得到SnO，反應(yīng)離子方程為：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O，
故答案為：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O；
④沉淀為SnO表面附著著Cl^-，要想檢驗(yàn)濾渣是否洗滌干凈，用硝酸、硝酸銀溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有Cl^-，具體方案為：取最后一次濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無(wú)白色沉淀，說(shuō)明洗滌干凈
故答案為：取最后一次濾液少許于試管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸銀溶液，觀察到無(wú)白色沉淀；
⑤由流程圖可知，操作V是從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得到，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，涉及物質(zhì)制備方案、化學(xué)工藝流程、物質(zhì)含量測(cè)定、元素周期表與元素周期律等知識(shí)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與良好的心理素質(zhì)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵．