Question

9．锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途．已知：Sn的熔点为231℃；Sn²⁺易水解、易被氧化；SnCl₄极易水解、熔点为-33℃、沸点为114℃．请按要求回答下列相关问题：

（1）元素锡比同主族碳的周期数大3，锡的原子序数为50．
（2）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：①取1.19g试样溶于稀硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn²⁺；②加入过量的Fe₂（SO₄）₃；③用0.1 000mol/L K₂Cr₂O₇溶液滴定（产物中Cr呈+3价），消耗20.00mL．步骤②中加入Fe₂（SO₄）₃的作用是将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺；此锡粉样品中锡的质量分数：60%．
（3）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO₄）的制备路线如图1：
①步骤Ⅰ加入Sn粉的作用：防止Sn²⁺被氧化及调节溶液pH．
②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O．
④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是取最后一次滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀，证明已洗净．
⑤步骤Ⅴ操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥．
（4）SnCl₄蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl．实验室欲用图2装置制备少量SnCl₄（夹持装置略），该装置存在明显缺陷，改进方法是在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶．
（5）利用改进后的装置进行实验，当开始装置C中收集到有SnCl₄时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行．

Answer 1

分析 （1）元素锡比同主族碳的周期数大3，二者原子序数相差第三、四、五周期容纳元素种数之和；
（2）Fe₂（SO₄）₃将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺，再用溶液K₂Cr₂O₇溶液滴定，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，根据电子转移守恒，整个过程关系式为：3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，据此计算；
（3）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，步骤Ⅱ为过滤，得SnCl₂溶液，向其中加碳酸氢钠，调节溶液pH，使Mn元素以SnO形式沉淀，再过滤洗涤得纯净的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，制得SnSO₄晶体，滤液D中含有大量的NaCl等．
③得到沉淀是SnO，Sn元素化合价为变化，属于非氧化还原反应，变质发生水解反应生成Sn（OH）₂与二氧化碳，Sn（OH）₂再脱水得到SnO；
④沉淀为SnO表面附着着Cl^-，要想检验滤渣是否洗涤干净，用硝酸、硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl^-；
（4）SnCl₄水解得到Sn（OH）₄与HCl，HCl与氨气反应得到NH₄Cl；
由于SnCl₄易水解，制备中应在干燥环境中进行，制备的氯气中含有HCl、水蒸气，需要除去，防止Sn与HCl反应，SnCl₄水解；
（5）熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行．

解答 解：（1）元素锡比同主族碳的周期数大3，二者原子序数相差第三、四、五周期容纳元素种数之和，则Sn的原子序数为6+8+18+18=50，故答案为：50；
（2）Fe₂（SO₄）₃将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺，再用溶液K₂Cr₂O₇溶液滴定，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，
设粉中锡的质量分数为x，则：
3Sn～3Sn²⁺～6Fe³⁺～6Fe²⁺～K₂Cr₂O₇
3×119g                     1mol
1.19g×x             0.100mol/L×0.02L
故3×119g：1.19g×x=1mol：0.100mol/L×0.02L
解得x=60%，
故答案为：将Sn²⁺全部氧化为Sn⁴⁺；60%；
（3）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，步骤Ⅱ为过滤，得SnCl₂溶液，向其中加碳酸氢钠，调节溶液pH，使Mn元素以SnO形式沉淀，再过滤洗涤得纯净的SnO，加稀硫酸，得SnSO₄溶液，加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，制得SnSO₄晶体，滤液D中含有大量的NaCl等．
①由信息可知，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉除调节溶液pH外，还防止Sn²⁺被氧化；
故答案为：防止Sn²⁺被氧化；
②步骤Ⅱ是过滤，用到的玻璃仪器除烧杯外，还有漏斗、玻璃棒，
故答案为：漏斗、玻璃棒；
③得到沉淀是SnO，Sn元素化合价为变化，属于非氧化还原反应，变质发生水解反应生成Sn（OH）₂与二氧化碳，Sn（OH）₂再脱水得到SnO，反应离子方程为：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O，
故答案为：Sn²⁺+2HCO₃^-=SnO↓+2CO₂↑+H₂O；
④沉淀为SnO表面附着着Cl^-，要想检验滤渣是否洗涤干净，用硝酸、硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl^-，具体方案为：取最后一次滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀，说明洗涤干净
故答案为：取最后一次滤液少许于试管中，依次滴加足量硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀；
⑤由流程图可知，操作V是从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（4）SnCl₄水解得到Sn（OH）₄与HCl，HCl与氨气反应得到NH₄Cl，反应方程式为：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；
由于SnCl₄易水解，制备中应在干燥环境中进行，制备的氯气中含有HCl、水蒸气，需要除去，防止Sn与HCl反应，SnCl₄水解，改进方法是：在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶；
故答案为：SnCl₄+4NH₃+4H₂O=Sn（OH）₄+4NH₄Cl；在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶；
（5）利用改进后的装置进行实验，当开始装置C中收集到有SnCl₄时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行，
故答案为：熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热足够此反应持续进行．

点评 本题属于拼合型题目，涉及物质制备方案、化学工艺流程、物质含量测定、元素周期表与元素周期律等，为高考常见题型，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与良好的心理素质，难度中等．