Question

锡、钨、锑、稀土并称为中国的四大战略资源。工业上主要以锡石(主要成分为SnO₂，含有WO₃、SiO₂、S、Cu、Pb、Fe等杂质)为原料制备金属锡。冶炼锡的主要流程如下:

通过查阅资料，获得如下信息:

a.SnO₂难溶于稀盐酸；b.CaWO₄难溶于水。

请回答下列问题:

(1)氧化熔烧时加快反应速率的方法有_______，气体1的主要成分为________。

(2)工业中常用过量氨水吸收SO₂尾气，涉及的化学方程式为______。加入10%Na₂CO₃溶液并焙烧的过程在工业中称为苏打熔烧，该过程中不涉及氧化还原反应，主要是将W元素以可溶盐的形式分离出来，则溶液1中溶质的主要成分是______。反应1的反应类型为_______。

(3)下图是模拟电解精炼锡的装置图，请写出方框中相应物质________。

(4)通过下列过程可以测定金属锡样品的纯度:将试样溶于盐酸中，加入过量的FeCl₃溶液将Sn²⁺氧化为Sn⁴⁺，再用已知浓度的K₂Cr₂O₇溶液滴定生成的Fe²⁺。现有金属锡样品0.613g，经上述各步反应后，共用去0.100 mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液16.00 mL，则该样品中锡的质量分数为_______(假设杂质不参加反应)。

Answer

将块状固体粉碎 SO2 2NH3•H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O Na2WO4 复分解反应 93.2%

【解析】

由题干提供信息可知，锡石经高温氧化煅烧后出来的气体只能是锡石杂质中的S转化为的SO2，根据溶液1转化为固体3，再转化为W，可知溶液1中主要含有Na2WO4和量的Na2SiO3，Na2WO4与CaCl2反应转化为CaWO4沉淀，固体2主要含有CuO、Fe2O3、PbO2、SnO2等与NaCl固体反应转化为CuCl2、PbCl2和固体4，然后固体4经过系列转化为Sn，据此再进行解答。

(1)根据影响化学反应速率的因素找出加快反应速率的方法；根据题干中给出的锡石的主要成分推知，气体1的主要成分；

(2)氨水过量，生成正盐(NH4)2SO3，由此书写反应方程式；根据分析可判断溶液1中溶质的主要成分为Na2WO4。由信息b可知CaWO4难溶于水，写出反应1的反应方程式，从而判断反应类型；

(3)类比于精炼铜等电冶金可判断粗锡做阳极，纯锡做阴极；

(4)根据题中信息，根据电子守恒可找到关系式：3Sn~3Sn2+~6Fe2+~K2Cr2O7，再根据Sn原子守恒进行计算即可。

(1)根据化学反应速率的影响因素可知，将块状固体粉碎能增大反应物间的接触面积，从而加快反应速率，根据题干中给出的锡石的主要成分推知，只有S燃烧可以生成气体，故气体1的主要成分为SO2，故答案为：将块状固体矿物粉碎；SO2；

(2)氨水过量，生成正盐(NH4)2SO3，故反应的化学方程式为2NH3•H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O；据分析可判断溶液1中溶质的主要成分为Na2WO4，由信息b可知CaWO4难溶于水，反应1为Na2WO4+CaCl2= CaWO4+2NaCl，故反应类型为复分解反应，故答案为：2NH3•H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O；复分解反应；

(3)由精炼铜的原理和电解的原理可知，阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应，故粗锡与电源正极相连做阳极，纯锡与电源负极相连做阴极，如图所示：，故答案为：；

(4)根据题中信息，由得失电子数目相等，可找到关系式：3Sn~3Sn2+~6Fe2+~K2Cr2O7，则n(Sn)=3×0.100 mol•L-1×16×10-3 L=4.8×10-3 mol，m(Sn)=4.8×10-3 mol×119 g•mol-1=0.5712 g，则试样中Sn的质量分数为：，故答案为：93.2%。