Question

8．粗錫的主要成分是錫，另外含有鋅、銅、銀、金等雜質(zhì)．如圖甲是工業(yè)上用電解法提純粗錫的一種工藝流程，電解裝置如圖乙所示．

（1）流程圖中的硅氟酸（化學(xué)式為H₂SiF₆）是一種強(qiáng)酸，其中Si的化合價(jià)為+4，其電離方程式為H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-．
（2）硅氟酸有腐蝕性，能與SiO₂反應(yīng)．電解粗錫可選取的電解槽有cd （選填字母代號(hào)）．
a．玻璃電解槽　b．石英電解槽c．塑料電解槽　d．蠟制電解槽
（3）粗錫為電極b（選填“a”或“b”），該電極為陽(yáng)極（選填“陽(yáng)極”或“陰極”），電極反應(yīng)式為Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺．
（4）陽(yáng)極泥中含有的主要物質(zhì)為Cu、Ag、Au（寫化學(xué)式）．
（5）若電解時(shí)采用SnCl₂溶液作為電解液，當(dāng)陰極增重11.90g 時(shí)，電解質(zhì)溶液減少的質(zhì)量為0.54g，則粗錫減少的質(zhì)量為11.36g （結(jié)果保留兩位小數(shù)，不考慮進(jìn)入陽(yáng)極泥的物質(zhì)）．

Answer 1

分析 （1）由化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0 可知H₂SiF₆中Si 的化合價(jià)為+4，H₂SiF₆是強(qiáng)酸，在水溶液中完全電離；
（2）硅氟酸能與二氧化硅反應(yīng)，故不能選用含二氧化硅的玻璃電解槽和石英電解槽，可以選取塑料或蠟制電解槽；
（3）與電源正極相連的為陽(yáng)極，粗錫在電解池中作陽(yáng)極，粗錫中的金屬Zn、Sn 失電子；
（4）粗錫中的雜質(zhì)銅、銀、金等不參與電解反應(yīng)，形成陽(yáng)極泥；
（5）電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少主要是因?yàn)殛?yáng)極溶解了Zn，陰極析出了Sn．設(shè)陽(yáng)極溶解了x g Zn，
    Zn～Sn△m
    65 　119 　54
    x g 　　　0.54 g
則x=0.65，故陽(yáng)極溶解的Zn 為0.65 g，即0.01 mol．陰極得到11.9 g Sn，得電子0.2 mol，根據(jù)得失電子守恒可知：陽(yáng)極溶解的Sn 為0.09 mol．

解答 解：（1）流程圖中的硅氟酸（化學(xué)式為H₂SiF₆）是一種強(qiáng)酸，依據(jù)元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算，氫元素化合價(jià)+1價(jià)，氟元素化合價(jià)為-1價(jià)，硅元素化合價(jià)為+4價(jià)，強(qiáng)酸水溶液中完全電離，電離方程式為：H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-，
故答案為：+4，H₂SiF₆=2H⁺+SiF₆^2-；
（2）硅氟酸有腐蝕性，能與SiO₂反應(yīng)，
a．玻璃電解槽中含有二氧化硅，不能選，故A錯(cuò)誤；
b．石英電解槽成分為二氧化硅，和酸反應(yīng)，不能選擇，故b錯(cuò)誤；
c．塑料電解槽不與酸反應(yīng)，可以選擇，故c正確；
d．蠟制電解槽和硅氟酸不反應(yīng)，可以選擇，故d正確；
故選cd，故答案為：cd；
（3）裝置圖分析可知，與電源正極相連的為陽(yáng)極，b為陽(yáng)極為粗錫，粗錫精煉可以依據(jù)粗銅精煉的原理分析，粗錫在電解池中作陽(yáng)極，粗錫中的金屬Zn、Sn 失電子，電極反應(yīng)為：Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺
故答案為：b，陽(yáng)極，Sn-2e^-=Sn²⁺，Zn-2e^-=Zn²⁺；
（4）陽(yáng)極上錫和鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，粗錫中的雜質(zhì)銅、銀、金等不參與電解反應(yīng)，形成陽(yáng)極泥，
故答案為：Cu、Ag、Au；
（5）電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少主要是因?yàn)殛?yáng)極溶解了Zn，陰極析出了Sn．設(shè)陽(yáng)極溶解了x g Zn，
Zn～Sn△m
65 　119 　54
x g 　　　0.54 g
則x=0.65，故陽(yáng)極溶解的Zn 為0.65 g，即0.01 mol．陰極得到11.9 g Sn，得電子0.2 mol，
根據(jù)得失電子守恒可知：陽(yáng)極溶解的Sn 為0.09 mol，其質(zhì)量為0.09 mol×119 g•mol^-1=10.71 g，
故粗錫減少的質(zhì)量為0.65 g+10.71 g=11.36 g，
故答案為：11.36 g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，主要是電解裝置分析，金屬除雜和電解池中電極反應(yīng)的分析應(yīng)用，反應(yīng)前后差值法和守恒法是化學(xué)計(jì)算中常用的方法，題目難度中等．