Question

5．硫酸亚锡（SnSO₄）主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等．某研究小组设计SnSO₄制备路线如图：

查阅资料：
Ⅰ．酸性条件下，锡在水溶液中主要以Sn²⁺、Sn⁴⁺两种形式存在，碱性条件下溶液中主要以Sn（OH）₄^2-、Sn（OH）₆^2-两种形式存在；
Ⅱ．SnCl₂易水解生成难溶物Sn（OH）Cl（碱式氯化亚锡）．
请回答下列问题：
（1）SnCl₂粉末需加浓盐酸进行溶解，请用平衡移动原理解释原因加入盐酸，使水解平衡向左移动，抑制Sn²⁺水解；
（2）加入Sn粉的作用有两个：调节溶液pH，防止Sn²⁺被氧化；
（3）反应Ⅰ生成的气体为CO₂，得到的沉淀是SnO，写出该反应的离子方程式Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑，该沉淀经过滤后需漂洗，如何证明沉淀已经洗涤完全取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO₃溶液，若无沉淀，则说明已洗涤干净；
（4）多步操作包含的具体实验步骤的名称是：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（5）该小组通过下列方法测所用锡粉样品的纯度（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滴定生成的Fe²⁺，发生的反应为：6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl═6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O取1.226g锡粉样品，经上述各步反应后，共用去0.1000mol/L K₂Cr₂O₇溶液32.00mL．则该锡粉样品中锡的质量分数是93.18%．（计算结果精确至0.01%）

Answer 1

分析 SnCl₂粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液，此时溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH值，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺，过滤得SnCl₂溶液，向其中加碳酸钠，将Sn元素以SnO形式沉淀，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；
（1）SnCl₂在水中发生水解反应，加入HCl，可使水解平衡向逆反应方向移动，抑制Sn²⁺水解；
（2）由于在酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺；
（3）反应Ⅰ为向SnCl₂溶液中加碳酸钠，得到的沉淀为SnO，反应离子方程式为：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑；该沉淀经过滤后，表面附着着Cl^-，要想检验滤渣是否洗涤干净，只要检验最后一次洗涤液中是否含有Cl^-，若没有，则证明已经洗涤干净，否则没有洗涤干净，用AgNO₃溶液检验Cl^-；
（4）由溶液得到晶体的方法、步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（5）①②③发生的反应分别为Sn+2HCl→SnCl₂+H₂↑①，SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂②，6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl→6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O6Sn～K₂Cr₂O₇③由方程式①②③得知K₂Cr₂O₇～6FeCl₂～3SnCl₂～3Sn，根据转化关系进行计算．

解答 解：SnCl₂粉末加浓盐酸进行溶解得到酸性溶液，此时溶液中含有Sn²⁺、Sn⁴⁺，向其中加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH值，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺，过滤得SnCl₂溶液，向其中加碳酸钠，将Sn元素以SnO形式沉淀，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；
（1）SnCl₂在水中发生水解反应：SnCl₂+H₂O═Sn（OH）Cl+HCl（可逆反应，应该用可逆号），生成难溶物Sn（OH）Cl，溶液含有杂质，若加入HCl，可使平衡向逆反应方向移动，抑制Sn²⁺水解；
故答案为：加入盐酸，使水解平衡向左移动，抑制Sn²⁺水解；
（2）由于在酸性条件下，锡在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺两种主要存在形式，Sn²⁺易被氧化，加入Sn粉，Sn粉可以和H⁺发生反应，使溶液酸性减弱，调节了溶液pH，另外Sn可以将被氧化生成的Sn⁴⁺还原成Sn²⁺，即防止Sn²⁺被氧化为Sn⁴⁺；
故答案为：调节溶液pH；防止Sn²⁺被氧化；
（3）反应Ⅰ为向SnCl₂溶液中加碳酸钠，得到的沉淀为SnO，反应离子方程式为：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑；该沉淀经过滤后，表面附着着Cl^-，要想检验滤渣是否洗涤干净，只要检验最后一次洗涤液中是否含有Cl^-，若没有，则证明已经洗涤干净，否则没有洗涤干净，用AgNO₃溶液检验Cl^-，方法：取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO₃溶液，若无沉淀，则说明已洗涤干净，
故答案为：Sn²⁺+CO₃^2-═SnO↓+CO₂↑；取最后一次洗涤液，向其中加入AgNO₃溶液，若无沉淀，则说明已洗涤干净；
（4）反应Ⅱ已经得到SnSO₄溶液，由溶液得到晶体的方法、步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，
故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；
（5）①②③发生的反应分别为Sn+2HCl→SnCl₂+H₂↑①，SnCl₂+2FeCl₃=SnCl₄+2FeCl₂②，6FeCl₂+K₂Cr₂O₇+14HCl→6FeCl₃+2KCl+2CrCl₃+7H₂O6Sn～K₂Cr₂O₇③由方程式①②③得知K₂Cr₂O₇～6FeCl₂～3SnCl₂～3Sn，
n（Sn）=3n（K₂Cr₂O₇）=3×0.1000mol/L×0.032L=0.0096mol，m（Sn）=n（Sn）×M（Sn）=0.0096mol×119g/mol=1.1424g，
锡粉样品中锡的质量分数=$\frac{m（Sn）}{m（样品）}$×100%=$\frac{1.1424g}{1.226g}$×100%=93.18%，
故答案为：93.18%．

点评 本题主要考查物质的分离提纯、对新信息的理解应用、测量物质的含量，注意（5）中用到多步反应得出物质量的关系，题目难度中等．