Question

酸性條件下，錫在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺兩種主要存在形式。SnSO₄是一種重要的硫酸鹽，廣泛應(yīng)用于鍍錫工業(yè)，其制備的工藝流程如下：

回答下列問(wèn)題：

（1） SnCl₂用鹽酸而不用水直接溶解的原因是                                  ，加入錫粉的作用是                                                          。

（2） 反應(yīng)I生成的沉淀為SnO，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

                                                                          。

（3） 檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)“洗滌”干凈的操作是：                                      。

（4）反應(yīng)II硫酸的作用之一是控制溶液的pH。若溶液中c(Sn²⁺)=1.0mol·L^－1，則室溫下應(yīng)控制溶液pH               。（已知：K_sp[Sn(OH)₂]=1.0×10^－26）

（5）酸性條件下，SnSO₄還可用作雙氧水的去除劑，試寫(xiě)出所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

                                                                         。

（6）潮濕環(huán)境中，鍍錫銅即使錫層破損也能防止形成銅綠，請(qǐng)結(jié)合有關(guān)的原理解釋其原因：                                                                 。

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）抑制Sn²⁺水解（2分）      防止Sn²⁺被氧化（2分）

（2）SnCl₂  + Na₂CO₃ = SnO↓ + CO₂↑+2NaCl（2分）

（3）取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入幾滴AgNO₃溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈。（3分）

（4）小于1    （3分。若寫(xiě)成≤1給1分）    

（5）Sn²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = Sn⁴⁺ + 2H₂O（2分）

（6）潮濕環(huán)境中，Sn與Cu構(gòu)成原電池，Sn作為負(fù)極，保護(hù)正極Cu不被氧化。（2分）

【解析】

試題分析：（1）SnCl₂是強(qiáng)酸弱堿鹽，能水解，即SnCl₂+2H₂OSn(OH)₂+2HCl，直接用水溶解或稀釋能促進(jìn)Sn²⁺水解，用鹽酸溶解，增大氫離子或氯化氫濃度使水解平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即抑制Sn²⁺水解；讀圖可知，目標(biāo)產(chǎn)物是SnSO₄，其中所含錫元素的化合價(jià)為+2價(jià)，已知錫在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺，說(shuō)明加入錫粉的主要目的是防止Sn²⁺氧化為Sn⁴⁺或者將Sn⁴⁺還原為Sn²⁺；（2）Na₂CO₃與HCl容易發(fā)生反應(yīng)，生成NaCl、H₂O和CO₂氣體，促進(jìn)SnCl₂水解，生成的Sn(OH)₂易分解為SnO沉淀和水，根據(jù)工藝流程圖順推和逆推，反應(yīng)I的反應(yīng)物為SnCl₂、Na₂CO₃，生成物為SnO、NaCl、CO₂，由于沒(méi)有元素化合價(jià)變化，則反應(yīng)I屬于復(fù)分解反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則SnCl₂+Na₂CO₃=SnO↓+CO₂↑+2NaCl；（3）由于沉淀具有較強(qiáng)的吸附性，則SnO沉淀中吸附了可溶性的NaCl和過(guò)量的Na₂CO₃，因此檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法是設(shè)計(jì)焰色反應(yīng)不是黃色或檢驗(yàn)氯離子或碳酸根離子的實(shí)驗(yàn)方案，最簡(jiǎn)單合理的操作是取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入幾滴AgNO₃溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；（4）由于Sn(OH)₂(s)Sn²⁺+2OH^－，則K_sp[Sn(OH)₂]=c(Sn²⁺)•c²(OH^－)，即c²(OH^－)= K_sp[Sn(OH)₂]/c(Sn²⁺)，c(OH^－)= 1.0×10^－13mol/L；由于K_w= c(H⁺)•c(OH^－)= 1.0×10^－14，則c(H⁺)= K_w/c(OH^－)= 1.0×10^－1 mol/L，則pH=—lg c(H⁺)=1；為了防止析出Sn(OH)₂沉淀，必須使溶液中Q_c[Sn(OH)₂]<K_sp[Sn(OH)₂]，則c(OH^－) <1.0×10^－13mol/L，即c(H⁺)>1.0×10^－1 mol/L，pH<1；（5）雙氧水具有氧化性，能將錫元素從+2價(jià)氧化為+4價(jià)，而過(guò)氧化氫被還原為水，根據(jù)最小公倍數(shù)法配平，由電子、電荷和原子守恒可得：Sn²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = Sn⁴⁺ + 2H₂O；（6）金屬活動(dòng)順序表中錫位于銅前，構(gòu)成原電池時(shí)，錫是負(fù)極，銅是正極，則錫被腐蝕，銅被保護(hù)，即使錫層破損也能防止銅腐蝕，這是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的應(yīng)用。

考點(diǎn)：考查有關(guān)物質(zhì)制備的化學(xué)工藝流程，涉及解釋加入試劑的原因和作用、書(shū)寫(xiě)關(guān)鍵步驟的化學(xué)方程式、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)方案、溶度積和水的離子積的有關(guān)計(jì)算、書(shū)寫(xiě)主要流程的離子方程式、根據(jù)原電池原理解釋錫層破損也能防止銅腐蝕的原因等。