Question

15．四氯化锡（SnCl₄）是一种重要的化工产品．某化学实验小组设计如下装置制备SnCl₄．

已知：①金属锡熔点231℃，化学活泼性与铁相似；
②干燥的氯气与熔融金属锡反应生成SnCl₄，SnCl₄的沸点114℃；
③SnCl₂、SnCl₄均易水解，易溶于有机溶剂，且Sn²⁺易被氧化．
（1）试管Ⅱ中的试剂是饱和食盐水．
（2）Ⅵ处装置最好选用C（填序号）．

（3）实验结束后，欲回收利用装置I中未反应完的MnO₂，需要的玻璃仪器有普通漏斗、玻璃棒、烧杯
（4）甲同学认为V中产品可能含有SnCl₂，请利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在SnCl₂，简要说明实验操作和现象：取少量V中产品溶于水，滴加少量Br₂的四氯化碳溶液，溶液颜色褪去，则证明含有SnCl₂，否则不含．
已知：K MnO₄的氧化性强于氯气供选择的试剂：FeCl₂溶液、酸性K MnO₄溶液、稀盐酸、Br₂的四氯化碳溶液
（5）实验用锡粒中含有杂质Cu．乙同学设计下列实验测定锡粒的纯度．
第一步：称取7.5g锡粒溶入足量稀盐酸中；过滤；
第二步：加入过量FeCl₃，将Sn²⁺氧化成Sn⁴⁺；
第三步：用1mol•L^-1K₂Cr₂O₇溶液滴定生成的Fe²⁺，发生反应的表达式为（未配平）：
Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+H⁺→Cr³⁺+Fe³⁺+H₂O
第二步中发生反应的离子方程式是Sn²⁺+2Fe³⁺═Sn⁴⁺+2Fe²⁺，若达到滴定终点时共消耗20mLK₂Cr₂O₇溶液，试计算锡粒中锡的百分含量95.2%．

Answer 1

分析 根据图及实验目的知，I是制备氯气，加热条件下，浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应生成氯气，浓盐酸具有挥发性，水易挥发，所以得到的氯气中含有HCl、水，SnCl₂、SnCl₄均易水解，易溶于有机溶剂，且Sn²⁺易被氧化，为防止生成的氯化物水解和产生杂质，应该用干燥纯净的氯气，所以II是吸收氯化氢、III是干燥氯气；
IV中反应生成SnCl₄，SnCl₄的沸点较低，所以V降低温度得到SnCl₄液体；VI中物质要吸收尾气且能干燥空气；
（1）试管II目的是除去氯化氢；
（2）SnCl₂、SnCl₄均易水解，易溶于有机溶剂，且Sn²⁺易被氧化，应避免空气中成分进入装置Ⅴ且能吸收尾气；
（3）回收利用装置I中未反应完的MnO₂，二氧化锰难溶于水用过滤操作回收，应该采用过滤方法；
（4）甲同学认为V中产品可能含有SnCl₂，检测产品中是否存在SnCl₂，可以利用其还原性设计实验验证；
（5）过量FeCl₃，将Sn²⁺氧化成Sn⁴⁺，本身被还原为亚铁离子，结合原子守恒和电荷守恒写出离子方程式；
根据n=cV计算反应中消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量；根据方程式可得关系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，据此计算n（Sn），再根据m=nM计算m（Sn），利用质量分数定义计算试样中Sn的百分含量．

解答 解：根据图及实验目的知，I是制备氯气，加热条件下，浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应生成氯气，浓盐酸具有挥发性，水易挥发，所以得到的氯气中含有HCl、水，SnCl₂、SnCl₄均易水解，易溶于有机溶剂，且Sn²⁺易被氧化，为防止生成的氯化物水解和产生杂质，应该用干燥纯净的氯气，所以II是吸收氯化氢、III是干燥氯气；
IV中反应生成SnCl₄，SnCl₄的沸点较低，所以V降低温度得到SnCl₄液体；VI中物质要吸收尾气且能干燥空气；
（1）分析装置Ⅰ是制备氯气的发生装置，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，需要除杂，通过饱和食盐水除去氯化氢，通过浓硫酸除去水蒸气，进入装置Ⅳ和锡反应生成SnCl₄，故答案为：饱和食盐水；
（2）SnCl₂、SnCl₄均易水解，易溶于有机溶剂，且Sn²⁺易被氧化，应避免空气中成分进入装置Ⅴ，
A装置可以吸收剩余气体，但不能保证水蒸气进入装置Ⅴ，B装置不能吸收剩余氯气，装置C可以吸收水蒸气和二氧化碳，能避免空气中二氧化碳和水蒸气进入装置Ⅴ，故选C，
故答案为：C；
（3）回收利用装置I中未反应完的MnO₂，二氧化锰难溶于水用过滤操作回收，结合过滤装置选择需要的仪器为：普通漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：普通漏斗、玻璃棒、烧杯；
（4）甲同学认为V中产品可能含有SnCl₂，检测产品中是否存在SnCl₂，可以利用其还原性设计实验验证，取适量溴的四氯化碳溶液向其中加入足量的产品振荡，溶液颜色褪去，则证明含有SnCl₂，否则不含，
故答案为：取少量V中产品溶于水，滴加少量Br₂的四氯化碳溶液，溶液颜色褪去；
（5）第二步：过量FeCl₃，将Sn²⁺氧化成Sn⁴⁺，本身被还原为亚铁离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺，反应中消耗的K₂Cr₂O₇的物质的量为1.0mol/L×0.020L=0.02mol，
根据方程式可得关系式3Sn～3SnCl₂～6FeCl₃～6FeCl₂～K₂Cr₂O₇，
故n（Sn）=3n（K₂Cr₂O₇）=3×0.02mol=0.06mol，
Sn的质量为：0.06mol×119g/mol=7.14g，
试样中Sn的百分含量为$\frac{7.14g}{7.5g}$×100%=95.2%，
故答案为：2Fe³⁺+Sn²⁺=2Fe²⁺+Sn⁴⁺；95.2%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，侧重考查学生实验基本操作、计算、分析判断能力，涉及方程式的计算、氧化还原反应、实验基本操作等知识点，正确获取信息并灵活运用信息解答问题是解本题关键，注意流程图中发生的反应，题目难度中等．