专题2-6：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（α锡），白锡（β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β锡转变为α锡的缘故，这一现象叫做锡瘟，灰锡是粉末状，β锡在低于13.6℃转变为α锡，α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)=====△SnCl 2+H 2↑，

与氢氧化钠反应生成亚锡酸钠和氢气：Sn+2NaOH=====Na 2SnO 2+H 2↑

（3）冶炼锡时，以锡石SnO 2为原料，以焦炭为还原剂，在高温下可制得粗锡：SnO 2 + C=====高温Sn+2CO ，粗

锡经电解精练可得纯锡。

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Na 2CO 3和S 共熔，可转变为可溶性的盐：SnO 2 + 2NaOH=====Na 2SnO 3 （锡酸钠）+ H 2O ，SnO 2 + 2Na 2CO 3 + 4S=====Na 2SnS 3（硫代锡酸钠） + Na 2SO 4 + 2CO 2↑

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+2HCl=====SnCl 2 +2H 2O ，

Sn(OH)2+2NaOH=====Na 2SnO 2 +2H 2O.

四、锡盐

（6）Sn 2+与Sn 4+均易水解：SnCl 2+H 2O=====Sn(OH)Cl(白色)+HCl ；SnCl 4+4H 2O=====Sn(OH)4↓+4HCl ；故配制SnCl 2溶液要使用盐酸，抑制Sn 2+水解；Sn 2+在空气中被氧气氧化：2Sn 2++O 2+4H +=====2Sn 4++2H 2O ，要加入单质Sn ，防止Sn 2+被氧化，这一点与Fe 2+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) △H＝＋2.1kJ/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13.2℃，以白锡状态存在，故B错误；C、根据反应方程式，△H>0，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）Sn－Sn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Sn>C，灰锡中共价键Sn－Sn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入漏斗中，直到淹没沉淀，待水流尽后重复操作2～3次（2）SnCl2水解，发生SnCl2+H2O Sn（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）3cVM

m

【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2～3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+H2O Sn（OH）Cl+HCl，加入盐酸，使该平衡向左移动，抑制Sn2+水解；

（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；