专题26主族金属锡及其化合物解析版.docx

1、专题26主族金属锡及其化合物解析版系列二 主族金属专题6 锡及其化合物一、锡单质（1）锡有三种同素异形体，他们之间的转化关系为灰锡（锡），白锡（锡）、脆锡。锡制品是白锡的制成，但是长期处于低温会毀坏，这是锡转变为锡的缘故，这一现象叫做锡瘟，灰锡是粉末状，锡在低于13.6转变为锡，锡本身就是这类反应的催化剂。（2）锡是两性金属，与稀盐酸缓慢作用，与浓盐酸在加热条件下反应加快：Sn+2HCl(浓)SnCl2+H2，与氢氧化钠反应生成亚锡酸钠和氢气：Sn+2NaOHNa2SnO2+H2（3）冶炼锡时，以锡石SnO2为原料，以焦炭为还原剂，在高温下可制得粗锡：SnO2 + CSn+2CO，粗锡经电解精

2、练可得纯锡。二、氧化物（4）二氧化锡是锡最重要的化合物，是锡石的主要成分。它不溶于水，也难溶于酸或碱的水溶液，但与NaOH或Na2CO3和S共熔，可转变为可溶性的盐：SnO2 + 2NaOHNa2SnO3 （锡酸钠）+ H2O，SnO2 + 2Na2CO3 + 4SNa2SnS3（硫代锡酸钠） + Na2SO4 + 2CO2三、氢氧化物（5）氢氧化锡是两性氢氧化物，既可溶于酸又可溶于Sn(OH)2+2HClSnCl2 +2H2O，Sn(OH)2+2NaOHNa2SnO2 +2H2O.四、锡盐（6）Sn2+与Sn4+均易水解：SnCl2+H2OSn(OH)Cl(白色)+HCl；SnCl4+4H2

3、OSn(OH)4+4HCl；故配制SnCl2溶液要使用盐酸，抑制Sn2+水解；Sn2+在空气中被氧气氧化：2Sn2+O2+4H+2Sn4+2H2O，要加入单质Sn，防止Sn2+被氧化，这一点与Fe2+相似。【习题1】灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：Sn(s、灰)Sn(s、白) H2.1kJ/mol下列说法正确的是A锡制器皿长期处于低于13.2的环境中，会自行毁坏B锡在常温下以灰锡状态存在C灰锡转化为白锡的反应是放热反应D灰锡和白锡的相互转化互为可逆反应【答案】A【解析】A、低于13.2生成灰锡，此时灰锡以粉末转存在，则锡制器皿会自行会坏，故A正确；B、常温一般指25，高于

4、13.2，以白锡状态存在，故B错误；C、根据反应方程式，H0，此反应是吸热反应，故C错误；D、可逆反应是指同一条件，既可以向正反应进行也可以向逆反应方向进行的化学反应，此反应条件不一样，不属于可逆反应，故D错误。【习题2】锡有白锡和灰锡两种单质，常见的白锡银白色有金属光泽，密度7.31g/cm3，软而富有展性，导电、导热能力强，在13.2-161间稳定。白锡剧冷转变为粉末状的灰锡；灰锡暗灰色固体或粉末，密度5.75g/cm3，无延展性，导电、导热能力差，13.2以下稳定，较少应用。结构研究表明，白锡晶体中锡原子为六方最密堆积，灰锡的结构类似于金刚石。根据以上信息回答下列问题：（1）六方最密堆积

5、的配位数是_，和六方最密堆积的配位数相同的另一堆积叫_。（2）白锡和灰锡的关系是_，白锡转化为灰锡的变化属_。（3）白锡属_晶体，灰锡属_晶体。（4）根据金属的导电原理分析灰锡导电能力差的原因_。（5）从晶格能的影响因素角度分析金刚石稳定，灰锡不稳定的原因_。【答案】（1）12 面心立方最密堆积 （2）同素异形体 化学变化 （3）金属晶体 分子晶体 （4）锡原子的价电子全部用来形成共价键，没有可用于导电的自由电子 （5）SnSn键的键长长，键能小，故锡原子晶体的晶格能比金刚石的晶格能要小得多，因而其稳定性要小得多 【解析】（1）六方最密堆积的原子空间排列为ABABABAB，在某金属原子的上层各

6、有3个金属原子，在同一层有6个原子紧密相邻，因此其配位数是12；和六方最密堆积的配位数相同的另一堆积叫面心立方最密堆积。（2）白锡和灰锡是锡元素的两种单质，结构不同，性质不同，二者属于同素异形体，由于二者是不同的物质，因此白锡转化为灰锡的变化属于化学变化。（3）白锡是银白色有金属光泽，密度7.31g/cm3，软而富有展性，导电、导热能力强，根据这些性质可判断出白锡晶体类型为金属晶体；白锡剧冷转变为粉末状的灰锡；灰锡是暗灰色固体或粉末，密度5.75g/cm3，无延展性，导电导热能力差，13.2以下稳定，具备分子晶体的特点，因此灰锡属于分子晶体。（4）在灰锡中，锡原子的价电子全部用来形成共价键，没

7、有可用于导电的自由电子，因此导电性极差；（5）在灰锡中原子半径SnC，灰锡中共价键SnSn键的键长比金刚石中C-C键长长，共价键的键能小。共价键的键长越短，断键越难，晶格能越大，物质稳定性越强，所以物质的稳定性金刚石更稳定。【习题3】硫酸亚锡(SnSO4)是一种重要的能溶于水的硫酸盐，广泛应用于镀锡工业。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。SnC12易水解生成碱式氯化亚锡Sn(OH)Cl回答下列问题：（1）操作l的步骤为_、_、过滤、洗涤、干燥。对沉淀进行洗涤的方法是_。（2） SnCl2粉末需加浓盐

8、酸进行溶解，请结合必要的化学方程式用平衡移动原理解释原因：_。（3）加入Sn粉的作用有两个：调节溶液pH;_。（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）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度（杂质不参与反应）：取ag锡粉溶于盐酸中，向生成的SnC12中加入过量的FeC13溶液，用b mol/LK2Cr2O7滴定生成的Fe2+（已知酸性环境下，Cr2O72-可被还原为Cr3+），共用去K2Cr2O7溶液m ml。则锡粉中锡的质量分数是_。（Sn的摩尔质量为M g/mol，用含a、b、m、M的代数式表示）【答案】（1）蒸发浓缩；冷却结晶；沿玻璃棒将蒸溜水注

9、入漏斗中，直到淹没沉淀，待水流尽后重复操作23次（2）SnCl2水解，发生SnCl2+H2OSn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解 （3）防止Sn2+被氧化 （4）Sn2+H2O2+2H+Sn4+2H2O （5）【解析】（1）由流程图可知，操作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、干燥得到。沉淀的洗涤在过滤器中完成，即沿玻璃棒将蒸溜水注入漏斗中，直到淹没沉淀，待水流尽后重复操作23次；（2）由信息可知，SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡，存在平衡Sn Cl2+H2OSn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水

10、解；（3）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；（4）酸性条件下，SnSO4还可以用作双氧水去除剂，双氧水有强氧化性，将Sn2+易被氧化为Sn4+，自身被还原为水，离子方程式为：Sn2+H2O2+2H+Sn4+2H2O；（5）令锡粉中锡的质量分数为x，则：SnSn2+2Fe3+2Fe2+K2Cr2O7计算Mmx cV故解得x【习题4】氯化亚锡用途广泛，在无机工业中用作还原剂，在口腔护理行业中，二水氯化亚锡多用于防龋齿脱敏类牙膏中，以预防龋齿的发生。某研究小组制取二水氯化亚锡工艺流程如下：查阅资料：酸性条件下，锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在

11、形式，Sn2+易被氧化。SnCl2易水解生成碱式氯化亚锡。（1）四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟，有强烈的刺激性气味，生成偏锡酸(H2SnO3)，写出该反应的化学方程式_；（2）将金属锡熔融，然后泼入冷水，激成锡花，其目的是_；（3）在制备二水氯化亚锡时，温度对锡转化率的影响如图1所示，则该反应应控制的温度范围为_；（4）反应原料中盐酸浓度对结晶率的影响如图2所示，则盐酸浓度应控制的范围为_，原因_。（5）反应釜中发生反应的化学方程式为_；（6）该小组通过下列方法测定所用锡粉的纯度(杂质不参与反应)将该试样溶于盐酸，发生反应为Sn+2HCl=SnCl2+H2；加入过量FeCl3溶液

12、用已知浓度的K2Cr2O7滴定中生成的Fe2+，则反应的离子方程式为_；（7）取1.125g锡粉，经上述各步反应后，共用去0.1000mol/L K2Cr2O7溶液30.00mL，锡粉中锡的质量分数为_。【答案】（1）SnCl4+3H2O=H2SnO3+4HCl （2）增大接触面积，加快反应速率 （3）60 （4）1-3% 抑制水解，且浓度过大生成SnCl4 （5）SnCl2+Cl2=SnCl4 （6）6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O （7）95.2% 【解析】（1）四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟，有强烈的刺激性气味，生成偏锡酸(H2SnO3)，该

13、反应的化学方程式为SnCl4+3H2O=H2SnO3+4HCl（2）将金属锡熔融，然后泼入冷水，激成锡花，其目的是增大接触面积，加快反应速率（3）在制备二水氯化亚锡时，温度对锡转化率的影响如图1所示，则该反应应控制的温度范围为60（4）反应原料中盐酸浓度对结晶率的影响如图2所示，则盐酸浓度应控制的范围为1-3%，原因为抑制水解，且浓度过大生成SnCl4（5）反应釜中发生反应的化学方程式为SnCl2+Cl2=SnCl4（6）K2Cr2O7滴定中生成的Fe2+，反应的离子方程式为6Fe2+Cr2O72-+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O（7）令锡粉中锡的质量分数为x，则：SnSn2+2Fe3

14、+2Fe2+K2Cr2O7119g mol1.125gx 0.100mol/L0.03L解得x=95.2%【习题5】锡酸钠用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。工业上以锡碲渣(主要含Na2SnO3和Na2TeO3)为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下，请回答下列问题：已知：锡酸钠(Na2SnO3)和亚碲酸钠(Na2TeO3)均易溶于碱。（1）“碱浸”过程中，锡碲浸出率与溶液中游离碱质量浓度关系如图所示，则最理想的质量浓度为_，理由是_。（2）如图反映的是“除碲”过程中反应温度对碲脱除率的影响关系，70后随温度升高碲脱除率下降的原因可能是_。（3）“除碲”反应的离子方程式为_。（4）从“溶析结晶

15、”回到“碱浸”的物质除烧碱外，主要还有_(写化学式)。（5）“溶析结晶”母液中还含有少量SbO43-，可用锡片将Sb置换出来，锡转化成最高价含氧酸盐，写出反应的离子方程式_。【答案】（1）100g/L 浓度超过100后，锡浸出率增幅变小，但碲浸出率却提高较大，不利于后续分离 （2）温度升高，过氧化氢受热分解 （3）2Na+TeO32-+H2O2Na2TeO4+H2O （4）Na2SnO3、Na2TeO4 （5）5Sn + 4SbO43- + H2O4Sb + 5SnO32- + 2OH- 【解析】（1）根据图像可知浓度超过100后，锡浸出率增幅变小，但碲浸出率却提高较大，不利于后续分离，故答案

16、为：100g/L；浓度超过100后，锡浸出率增幅变小，但碲浸出率却提高较大，不利于后续分离；（2）该过程反应物中有过氧化氢，过氧化氢受热易分解，故答案为：温度升高，过氧化氢受热分解；（3）过氧化氢具有氧化性，还原产物一般为水，该过程中过氧化氢将TeO32-氧化成Na2TeO4，根据电子守恒和元素守恒可知方程式为：2Na+TeO32-+H2O2Na2TeO4+H2O；（4）溶析结晶后的溶液仍为Na2SnO3和Na2TeO4的饱和溶液，所以从“溶析结晶”回到“碱浸”的物质除烧碱外，主要还有Na2SnO3、Na2TeO4，故答案为：Na2SnO3、Na2TeO4；（5）锡的最高价含氧酸盐为H2SnO

17、3，锡片可将Sb置换出来，即产物中有Sb单质，再结合电子守恒和元素守恒可知方程式为：5Sn + 4SbO43- + H2O4Sb + 5SnO32- + 2OH-。【习题6】四氯化锡(SnCl4)是合成有机锡化合物的原料，其熔点为33，沸点为114，在潮湿的空气中强烈水解产生有刺激性的白色烟雾，产物之一为SnO2。实验室制备四氯化锡的操作是：将金属锡熔融，然后泼入冷水，制成锡花；将干燥的锡花加入反应器中，再向反应器中缓慢地通入干燥的氯气。(装置C中的试剂未画出)I.图1为实验室制备干燥氯气的实验装置(夹持装置已略)（1）该装置制备氯气选用的药品为漂粉精固体主要成分Ca(ClO2和浓盐酸，A中发

18、生反应的化学方程式为_。（2）装置B中的饱和食盐水能够除去Cl2中的HCl，此外还有_作用。（3）试剂可能为_(填标号)。A无水氯化钙 B浓硫酸 C五氧化二磷 D碱石灰（4）用锡花代替锡粒的目的是_。（5）四氯化锡在潮湿空气中水解的化学方程式为_。.图2是蒸馏SnCl4的装置（6）该装置尚有两处不当之处，它们分别是_、_。（7）实验用的锡花中含有金属铜。某同学设计下列实验测定锡花的纯度：第一步：称取7.500g锡花溶于足量稀硫酸中，充分反应后过滤；第二步：向滤液中加入过量Fe2(SO4)3，将生成的Sn2+氧化成Sn4+；第三步：用0.9500molL1的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+，

19、发生反应的方程式为Fe2+Cr2O72+H+Cr3+Fe3+H2O(未配平)若达到滴定终点时共消耗21.00mLK2Cr2O7溶液，试计算锡花中锡的百分含量：_(结果保留4位有效数字)。【答案】（1）Ca（ClO）2+4HCl（浓）=CaCl2+2Cl2+2H2O （2）安全瓶 （3）AC （4）增大与氯气的接触面积，加快反应速率 （5）SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl （6）温度计水银球位置不对 和之间缺少干燥装置； （7）94.96% 【解析】（1）图I装置制备氯气选用的药品为漂粉精固体主要成分Ca(ClO2和浓盐酸反应生成氯化钙、氯气与水，A中发生反应的化学方程式为Ca（ClO）

20、2+4HCl（浓）=CaCl2+2Cl2+2H2O。答案：Ca（ClO）2+4HCl（浓）=CaCl2+2Cl2+2H2O。（2）制备的氯气中含有HCl，饱和食盐水除去Cl2中的HCl；若C中发生堵塞，装置内气压增大，B中长颈漏斗中液面上升，形成水柱，所以B还起到了安全瓶的作用。故答案为安全瓶； （3）四氯化锡极易水解，通入的氯气应干燥，U形管中试剂X干燥氯气，不能为碱性干燥剂，碱性干燥剂可以吸收氯气；不能为液体干燥剂，否则气体不能通过，可以选择氯化钙、五氧化二磷，故答案为AC； （4）用锡花代替锡粒的目的是：增大与氯气的接触面积，加快反应速率。故答案为增大与氯气的接触面积，加快反应速率； （

21、5）四氯化锡遇水强烈水解，根据水解原理可知，应生成Sn(OH)4、HCl，产物之一是固态二氧化锡，说明Sn(OH)4分解生成SnO2与H2O，故水解生成SnO2、HCl，反应方程式为：SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl。故答案为SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl； （6）温度计水银球位置不对，应再蒸馏烧瓶支管口处；四氯化锡遇水强烈水解，而装置中的水蒸气易进入中，使其发生水解，二者之间缺少干燥装置；故答案为温度计水银球位置不对；和之间缺少干燥装置；（7）第二步：过量Fe2(SO4)3，将Sn2+氧化成Sn4+，本身被还原为亚铁离子，反应的离子方程式为：2Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+，反应中消耗的K2Cr2O7的物质的量为0.9500mol/L0.021L=0.01995mol，6Fe2+Cr2O72+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O。根据方程式可得关系式3Sn3Sn2+3Fe2(SO4)36Fe3+K2Cr2O7，故n(Sn)=3n(K2Cr2O7)=30.01995mol=0.05985mol， Sn的质量为：0.05985mol119g/mol=7.122g，试样中Sn的百分含量为=7.12g/7.500100%=94.96%。因此，本题正确答案是：94.96%。