【题目】硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的硫酸盐,主要用于电镀工业的镀锡、铝合金表面的氧化着色、印染工业的媒染剂、双氧水去除剂等。某研究小组设计SnSO4制备路线如下:
查阅资料:
Ⅰ.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。
Ⅱ.SnCl2易水解生成难溶物Sn(OH)Cl(碱式氯化亚锡)。
III.Sn(OH)2的性质与Al(OH)3性质相似。 请回答下列问题:
(1)SnCl2粉末需加浓盐酸进行溶解,这样操作的原因是_________________;
(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子方程式是 ________________;
(3)在反应Ⅰ得到沉淀SnO后,要进行“过滤、漂洗”的操作,检验SnO是否洗干净的操作是_______,滤液I溶质的成分是______(填写化学式)。
(4)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,发生反应的离子方程式是_______________;
(5)反应Ⅱ之后的“操作”依次是_______、_______、过滤、洗涤、低温干燥。
(6)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. 226 g 锡粉样品,经上述各步反应后,共用去0.1000 mol/L K2Cr2O7溶液32.00 mL。则该锡粉样品中锡的质量分数是_______________。
【答案】 加入盐酸,使水解平衡向左移动,抑制SnCl2水解 Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑ 取最后一次洗涤液少许至于试管中,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无明显实验现象则证明洗涤干净 NaCl、Na2CO3 Sn2++H2O2+2H+═Sn4++2H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 93.18%
【解析】由信息:Ⅰ.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。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)由信息:Ⅱ.SnCl2易水解生成难溶物Sn(OH)Cl(碱式氯化亚锡),SnCl2在水中发生水解反应:SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl,生成难溶物Sn(OH)Cl,溶液含有杂质,若加入HCl,平衡向逆反应方向移动,抑制Sn2+水解;(2)反应Ⅰ得到沉淀是SnO,得到该沉淀的离子方程式是Sn2++CO32-═SnO↓+CO2↑;(3)反应Ⅰ为向SnCl2溶液中加碳酸钠,得到的沉淀为SnO,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-,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;(4)酸性条件下,SnSO4还可以用作双氧水去除剂,即SnSO4在酸性条件下和双氧水反应,Sn2+有还原性,双氧水有氧化性,产物应该是:Sn4+和H2O,方程式为:Sn2++H2O2+2H+=Sn4++2H2O;(5)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;(6)①②③发生的反应分别为Sn+2HCl=SnCl2+H2↑①,SnCl2+2FeCl3=SnCl4+2FeCl2②,6FeCl2+K2Cr2O7+14HCl=6FeCl3+2KCl+2CrCl3+7H2O③,由方程式①②③得知K2Cr2O7~6FeCl2~3SnCl2~3Sn,n(Sn)=3n(K2Cr2O7)=3×0.1000mol·L-1×0.032L=0.0096mol,m(Sn)=n(Sn)×M(Sn)=0.0096mol×119g·mol-1=1.1424g,锡粉样品中锡的质量分数=m(Sn)/m(样品)×100%=1.1424g/1.226g×100%=93.18%,该锡粉样品中锡的质量分数是93.18%。