Question

3．硫酸亚锡（SnSO₄）是一种重要的硫酸盐，主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面的氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等．某研究小组设计SnSO₄制备路线如下：
查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化．
Ⅱ．SnCl₂易水解生成难溶物Sn（OH）Cl（碱式氯化亚锡）．
Ⅲ．Sn（OH）₂的性质与Al（OH）₃性质相似．请回答下列问题：
（1）锡原子的核电荷数为50，锡元素在周期表中的位置是第五周期第ⅣA族．
（2）将滤液I中的溶质提取出来的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤．
（3）加入Sn粉的作用有两个：①调节溶液pH；  ②防止Sn²⁺被氧化．
（4）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，得到该沉淀的离子方程式是Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑．
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，发生反应的离子方程式是Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O．
（6）写出Sn（OH）₂与NaOH溶液反应的化学方程式Sn（OH）₂+2NaOH=Na₂SnO₂+2H₂O．
（7）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：
①将试样溶于盐酸中，发生的反应为：Sn+2HCl═SnCl₂+H₂↑；
②加入过量的FeCl₃；
③用已知浓度的K₂Cr₂O₇溶液滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl═6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O取1.226g 锡粉，经上述各步反应后，共用去0.100mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.0ml．锡粉中锡的纯度是93.2%．

Answer 1

分析 由于Sn²⁺易水解、易被氧化，加入盐酸，抑制Sn²⁺水解，加入Sn粉可以与盐酸反应，调节溶液pH，还防止Sn²⁺被氧化，过滤得SnCl₂溶液，滤渣中Sn可以再利用，向滤液中加碳酸钠，使Sn元素以SnO形式沉淀，再过滤洗涤得纯净的SnO，过滤分离，滤液I中含有NaCl等，再用硫酸溶解SnO，最后经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到SnSO₄晶体，滤液中溶解的SnSO₄再利用．
（1）锡原子的核电荷数为50，与碳元素属于同一主族，处于ⅣA族，根据原子序数减各周期容纳元素种数确定所在的周期；
（2）将滤液I中的溶质提取出来的，分离得到NaCl，应采取蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到；
（3）Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除调节溶液pH外，还防止Sn²⁺被氧化；
（4）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，Sn元素化合价为变化，属于非氧化还原反应，同时生成气体，该气体为二氧化碳；
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，双氧水有强氧化性，将Sn²⁺易被氧化为Sn⁴⁺，自身被还原为水；
（6）Sn（OH）₂的性质与Al（OH）₃性质相似；
（7）根据电子转移守恒与方程式可得关系式Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇，据此计算．

解答 解：由于Sn²⁺易水解、易被氧化，加入盐酸，抑制Sn²⁺水解，加入Sn粉可以与盐酸反应，调节溶液pH，还防止Sn²⁺被氧化，过滤得SnCl₂溶液，滤渣中Sn可以再利用，向滤液中加碳酸钠，使Sn元素以SnO形式沉淀，再过滤洗涤得纯净的SnO，过滤分离，滤液I中含有NaCl等，再用硫酸溶解SnO，最后经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到SnSO₄晶体，滤液中溶解的SnSO₄再利用．
（1）锡元素与碳元素属于同一主族，处于ⅣA族，原子核电荷数为50，则：50-2-8-8-18=14，故Sn处于第五周期，则在周期表中的位置为：第五周期第ⅣA族，
故答案为：第五周期第ⅣA族；
（2）将滤液I中的溶质提取出来的，分离得到NaCl，应采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（3）由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除调节溶液pH外，还防止Sn²⁺被氧化；
故答案为：防止Sn²⁺被氧化；
（4）反应Ⅰ得到沉淀是SnO，Sn元素化合价为变化，属于非氧化还原反应，同时生成气体，该气体为二氧化碳，离子方程式为：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑，
故答案为：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑；
（5）酸性条件下，SnSO₄还可以用作双氧水去除剂，双氧水有强氧化性，将Sn²⁺易被氧化为Sn⁴⁺，自身被还原为水，离子方程式为：Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O，
故答案为：Sn²⁺+H₂O₂+2H⁺═Sn⁴⁺+2H₂O；
（6）Sn（OH）₂的性质与Al（OH）₃性质相似，反应方程式为：Sn（OH）₂+2NaOH=Na₂SnO₂+2H₂O，
故答案为：Sn（OH）₂+2NaOH=Na₂SnO₂+2H₂O；
（7）令锡粉中锡的质量分数为x，则：
Sn～Sn²⁺～2Fe³⁺～2Fe²⁺～$\frac{1}{3}$K₂Cr₂O₇
119g                     $\frac{1}{3}$mol
1.226g×x           0.100mol/L×0.032L
故$\frac{119g}{1.226x\;g}$=$\frac{\frac{1}{3}mol}{0.100mol/L×0.032L}$
解得x=93.2%，
故答案为：93.2%．

点评 本题SnSO₄制备为载体，考查学生对工艺流程的理解、物质的分离提纯、阅读题目获取信息的能力、常用化学用语书写、滴定应用及利用关系式进行的计算等，对学生的基础知识及逻辑推理有较高的要求，需要学生具备良好的心理素质，难度中等．