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，廣泛應用于鍍錫工業，其制備的工藝流程如下：

回答下列問題：
（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I生成的沉淀為SnO，寫出該反應的化學方程式：
                                                                         。
（3） 檢驗沉淀已經“洗滌”干凈的操作是：                                     。
（4）反應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，試寫出所發生反應的離子方程式：
                                                                        。
（6）潮濕環境中，鍍錫銅即使錫層破損也能防止形成銅綠，請結合有關的原理解釋其原因：                                                                。

Answer 1

（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，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已洗滌干凈。（3分）
（4）小于1   （3分。若寫成≤1給1分）    
（5）Sn²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = Sn⁴⁺ + 2H₂O（2分）
（6）潮濕環境中，Sn與Cu構成原電池，Sn作為負極，保護正極Cu不被氧化。（2分）

解析試題分析：（1）SnCl₂是強酸弱堿鹽，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方向移動，即抑制Sn²⁺水解；讀圖可知，目標產物是SnSO₄，其中所含錫元素的化合價為+2價，已知錫在水溶液中有Sn²⁺、Sn⁴⁺，說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容易發生反應，生成NaCl、H₂O和CO₂氣體，促進SnCl₂水解，生成的Sn(OH)₂易分解為SnO沉淀和水，根據工藝流程圖順推和逆推，反應I的反應物為SnCl₂、Na₂CO₃，生成物為SnO、NaCl、CO₂，由于沒有元素化合價變化，則反應I屬于復分解反應，根據質量守恒定律，則SnCl₂+Na₂CO₃=SnO↓+CO₂↑+2NaCl；（3）由于沉淀具有較強的吸附性，則SnO沉淀中吸附了可溶性的NaCl和過量的Na₂CO₃，因此檢驗沉淀已經洗滌干凈的方法是設計焰色反應不是黃色或檢驗氯離子或碳酸根離子的實驗方案，最簡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，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已洗滌干凈；（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價氧化為+4價，而過氧化氫被還原為水，根據最小公倍數法配平，由電子、電荷和原子守恒可得：Sn²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = Sn⁴⁺ + 2H₂O；（6）金屬活動順序表中錫位于銅前，構成原電池時，錫是負極，銅是正極，則錫被腐蝕，銅被保護，即使錫層破損也能防止銅腐蝕，這是犧牲陽極的陰極保護法的應用。
考點：考查有關物質制備的化學工藝流程，涉及解釋加入試劑的原因和作用、書寫關鍵步驟的化學方程式、設計檢驗沉淀是否洗滌干凈的實驗方案、溶度積和水的離子積的有關計算、書寫主要流程的離子方程式、根據原電池原理解釋錫層破損也能防止銅腐蝕的原因等。