Question

8．粗锡的主要成分是锡，另外含有锌、铜、银、金等杂质．如图甲是工业上用电解法提纯粗锡的一种工艺流程，电解装置如图乙所示．

（1）流程图中的硅氟酸（化学式为H₂SiF₆）是一种强酸，其中Si的化合价为+4，其电离方程式为H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-．
（2）硅氟酸有腐蚀性，能与SiO₂反应．电解粗锡可选取的电解槽有cd （选填字母代号）．
a．玻璃电解槽　b．石英电解槽c．塑料电解槽　d．蜡制电解槽
（3）粗锡为电极b（选填“a”或“b”），该电极为阳极（选填“阳极”或“阴极”），电极反应式为Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺．
（4）阳极泥中含有的主要物质为Cu、Ag、Au（写化学式）．
（5）若电解时采用SnCl₂溶液作为电解液，当阴极增重11.90g 时，电解质溶液减少的质量为0.54g，则粗锡减少的质量为11.36g （结果保留两位小数，不考虑进入阳极泥的物质）．

Answer 1

分析 （1）由化合物中各元素化合价代数和为0 可知H₂SiF₆中Si 的化合价为+4，H₂SiF₆是强酸，在水溶液中完全电离；
（2）硅氟酸能与二氧化硅反应，故不能选用含二氧化硅的玻璃电解槽和石英电解槽，可以选取塑料或蜡制电解槽；
（3）与电源正极相连的为阳极，粗锡在电解池中作阳极，粗锡中的金属Zn、Sn 失电子；
（4）粗锡中的杂质铜、银、金等不参与电解反应，形成阳极泥；
（5）电解质溶液质量减少主要是因为阳极溶解了Zn，阴极析出了Sn．设阳极溶解了x g Zn，
    Zn～Sn△m
    65 　119 　54
    x g 　　　0.54 g
则x=0.65，故阳极溶解的Zn 为0.65 g，即0.01 mol．阴极得到11.9 g Sn，得电子0.2 mol，根据得失电子守恒可知：阳极溶解的Sn 为0.09 mol．

解答 解：（1）流程图中的硅氟酸（化学式为H₂SiF₆）是一种强酸，依据元素化合价代数和为0计算，氢元素化合价+1价，氟元素化合价为-1价，硅元素化合价为+4价，强酸水溶液中完全电离，电离方程式为：H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-，
故答案为：+4，H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-；
（2）硅氟酸有腐蚀性，能与SiO₂反应，
a．玻璃电解槽中含有二氧化硅，不能选，故A错误；
b．石英电解槽成分为二氧化硅，和酸反应，不能选择，故b错误；
c．塑料电解槽不与酸反应，可以选择，故c正确；
d．蜡制电解槽和硅氟酸不反应，可以选择，故d正确；
故选cd，故答案为：cd；
（3）装置图分析可知，与电源正极相连的为阳极，b为阳极为粗锡，粗锡精炼可以依据粗铜精炼的原理分析，粗锡在电解池中作阳极，粗锡中的金属Zn、Sn 失电子，电极反应为：Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺
故答案为：b，阳极，Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺；
（4）阳极上锡和锌失电子发生氧化反应，粗锡中的杂质铜、银、金等不参与电解反应，形成阳极泥，
故答案为：Cu、Ag、Au；
（5）电解质溶液质量减少主要是因为阳极溶解了Zn，阴极析出了Sn．设阳极溶解了x g Zn，
Zn～Sn△m
65 　119 　54
x g 　　　0.54 g
则x=0.65，故阳极溶解的Zn 为0.65 g，即0.01 mol．阴极得到11.9 g Sn，得电子0.2 mol，
根据得失电子守恒可知：阳极溶解的Sn 为0.09 mol，其质量为0.09 mol×119 g•mol^-1=10.71 g，
故粗锡减少的质量为0.65 g+10.71 g=11.36 g，
故答案为：11.36 g．

点评 本题考查了电解原理的分析应用，主要是电解装置分析，金属除杂和电解池中电极反应的分析应用，反应前后差值法和守恒法是化学计算中常用的方法，题目难度中等．