锡(Sn)及其化合物探索与研究

1、化学化工学院化学化工学院12级化学级化学你知道吗？你知道吗？ 1812年5月9日，法军60万人兵临莫斯科。俄国沙皇采取了坚壁清野的措施，这使法军陷入粮荒之中。然而，几周后的冷空气则给拿破仑大军带来了致命的诅咒。在饥寒交迫下，1812年冬天，拿破仑大军被迫从莫斯科撤退，沿途60万士兵被活活冻死，到12月初，60万拿破仑大军只剩下了不到1万人。是什么打败了不可一世的拿破仑？原来，法军的制服上，采用的都是锡制纽扣，而在寒冷的气候中，锡制锡制纽扣会发生化学变化成为粉末。由于衣服上没有了纽扣，数十万拿破仑大军在寒风暴雪中形同敞胸露怀，许多人被活活冻死。一名俄国人这么描述拿破仑军队撤退：“那些男人就如同是

2、一群魔鬼，他们裹着女人的斗篷、奇怪的地毯碎片或者烧满小洞的大衣。”毫无疑问，毫无疑问，1812冬天的冬天的寒冷温度是造成拿破仑征俄大军崩溃的主要因素寒冷温度是造成拿破仑征俄大军崩溃的主要因素。为什么锡制的纽扣在寒冷的气温下会变成粉末？学习为什么锡制的纽扣在寒冷的气温下会变成粉末？学习完锡及其化合物，相信你就会找到答案！完锡及其化合物，相信你就会找到答案！5/29/20223锡的历史锡的历史 锡是古代五金之一，青铜的组成部分。早在前36世纪，锡就被用来硬化铜。约从前7世纪开始人类认识到纯的锡。于战国时期就开始用作武器的主要材料。无锡即以此命名，相传无锡于战国时期盛产锡，到了锡矿用尽之时，人们就以

3、无锡来命名这地方，作为天下没有战争的寄望。5/29/20224Sn的来源：锡是大名鼎鼎的“五金”金、银、铜、铁、锡之一。早在远古时代，人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中，便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。据考证，我国周朝时，锡器的使用已十分普遍了。在埃及的古墓中，也发现有锡制的日常用品。我国有丰富的锡矿，特别是云南个旧市，是世界闻名的“锡都”。此外，广西、广东、江西等省也都产锡。1800年，全世界锡的年产量仅四千吨，1900年为八万五千吨，1940年为二十五万吨，现在已超过六十万吨。但与锡相生相伴的，是砷，其化合物是砒霜的主要成分。根据中科院地理科学与资源研究所环境修复研究中心的公开论

4、文资料显示，在我国，砷作为锡的伴生矿由于利用价值不高，70%以上都成了被废弃的尾矿。截至2008年，我国至少有116.7万吨的砷被遗留在环境中，这就相当于百万吨的砒霜被散落在旷野中，任雨水冲刷，注入河流，渗进土壤5/29/20225Sn的用途：金属锡主要用于制造合金。锡与硫的化合物硫化锡，它的颜色与金子相似，常用作金色颜料。锡与氧的化合物二氧化锡。锡于常温下，在空气中不受氧化，强热之，则变为二氧化锡。二氧化锡是不溶于水的白色粉末，可用于制造搪瓷、白釉与乳白玻璃。1970年以来，人们把它用于防止空气污染汽车废气中常含有有毒的一氧化碳气体，但在二氧化锡的催化下，在300时，可大部转化为二氧化碳。锡

5、器历史悠久，可以追溯到公元前3700年，古时候，人们常在井底放上锡块，净化水质。在日本宫廷中，精心酿制的御酒都是用锡器作为盛酒的器皿。它具有储茶色不变，盛酒冬暖夏凉，淳厚清冽之传。锡茶壶泡茶特别清香，用锡杯喝酒清冽爽口，锡瓶插花不易枯萎。锡器的材质是一种合金，其中纯锡含量在97%以上，不含铅的成份，适合日常使用。锡器平和柔滑的特性，高贵典雅的造型，历久常新光泽，历来深受贵族人士的青睐，在欧洲更成为古典文化的一种象征。锡是排列在白金，黄金及银后面的第四种贵金属，它富有光泽、无毒、不易氧化变色，具有很好的杀菌、净化、保鲜效用。生活中常用于食品保鲜、罐头内层的防腐膜等。锡是一种质地较软的金属，熔点较

6、低，可塑性强。它可以有各种表面处理工艺，能制成多种款式的产品，有传统典雅的欧式酒具、烛台、高贵大方的茶具，以至令人一见倾心的花瓶和精致夺目的桌上饰品，式式具全媲美熠熠生辉的银器。锡器以其典雅的外观造型和独特的功能效用早已风靡世界各国，成为人们的日常用品和馈赠亲友的佳品。锡在我国古代常被用来制作青铜。锡和铜的比例为3：7。5/29/20226锡的应用锡的应用 锡具有较好的耐腐蚀性，大量应用于制造合金（比如马口铁），其合金具有良好的抗蚀性和及机械性能，因此，这类合金用于机械制造业。高纯锡广泛用于电子工业，半导体工业和制造超导合金（比如Nb3Sn）。5/29/20227Sn的生理作用： 金属锡即使大

7、量也是无毒的，简单的锡化合物和锡盐的毒性相当低，但一些有机锡化物的毒性非常高。尤其锡的三烃基化合物被用作船的漆来杀死付在船身上的微生物和贝壳。这些化合物可以摧毁含硫的蛋白质。一、锡的基础特性（一）一、锡的基础特性（一）5/29/20229锡的基础特性（二）：锡的基础特性（二）：二、锡单质二、锡单质 白锡的晶白锡的晶体结构体结构锡疫锡疫5/29/202211三、锡的物理性质三、锡的物理性质： 在常压下锡有在常压下锡有3种同素异形体。以灰锡种同素异形体。以灰锡(锡锡)、白锡、白锡(锡锡)或脆锡的状态存在。或脆锡的状态存在。 灰锡呈粉末状，属金刚石型等轴晶系，为金刚石形立方灰锡呈粉末状，属金刚石型等

8、轴晶系，为金刚石形立方晶系，密度晶系，密度5.75克克/立方厘米。立方厘米。 白锡属于四方晶系，密度为白锡属于四方晶系，密度为5.75克克/立方厘米：白锡很软，立方厘米：白锡很软，将锡条弯曲时，由于晶体间的摩擦，放出唧唧的响声，称将锡条弯曲时，由于晶体间的摩擦，放出唧唧的响声，称为为“锡鸣锡鸣”，它没有延性，不能拉成细丝：但富有展性，它没有延性，不能拉成细丝：但富有展性，可压成极薄的锡箔。当白锡处于低于可压成极薄的锡箔。当白锡处于低于291K的环境中时，的环境中时，它会转化为灰锡，但转化速率极慢，它会转化为灰锡，但转化速率极慢，225K左右转化的很左右转化的很快。灰锡本身是这个转化反应的催化剂

9、，因此一经转变，快。灰锡本身是这个转化反应的催化剂，因此一经转变，速率大为加快。锡制品长期处于低温而毁坏成粉末，就是速率大为加快。锡制品长期处于低温而毁坏成粉末，就是因为这个性质，这种现象称为因为这个性质，这种现象称为“锡疫锡疫”。最早由亚里士多。最早由亚里士多德发现。可以通过在锡中加入铋或锑，可以有效地抑制锡德发现。可以通过在锡中加入铋或锑，可以有效地抑制锡的退化。的退化。 当锡处于高温状态时，例如接近熔点，它的特性又会进当锡处于高温状态时，例如接近熔点，它的特性又会进一步改变，延展性变得较弱，在这个状态，锡块容易断裂，一步改变，延展性变得较弱，在这个状态，锡块容易断裂，叫做脆锡。脆锡为正交

10、晶系，密度叫做脆锡。脆锡为正交晶系，密度6.54克克/立方厘米。立方厘米。四、四、Sn的化学性质：的化学性质：常温下锡表面形成保护膜，所以锡在空气中和水中是最稳定的。若在常温下锡表面形成保护膜，所以锡在空气中和水中是最稳定的。若在铁皮的表面镀上锡，也就是我们常见的马口铁，可以起到防腐的作用。铁皮的表面镀上锡，也就是我们常见的马口铁，可以起到防腐的作用。1、锡能与酸碱反应。它与盐酸反应生成、锡能与酸碱反应。它与盐酸反应生成SnCl2: Sn + 2HCl = SnCl2 + H22、与稀、与稀HNO3和浓和浓HNO3反应产物分别为反应产物分别为Sn(NO3)2和和-锡酸（组成不固定锡酸（组成不固

11、定的含水二氧化锡）的含水二氧化锡）:Sn + 8HNO3(稀稀) = 3Sn(NO3)2 +2NO+ 4H2O Sn + 4HNO3(浓浓) = H2SnO3 + 4NO2+ H2O -锡酸不溶于酸和碱。锡酸不溶于酸和碱。3、锡和浓硫酸反应生成、锡和浓硫酸反应生成SnSO4: Sn + 2H2SO4(浓浓) = SnSO4 + SO2+ 2H2O4、锡与热的建业反应生成羟基配合物：、锡与热的建业反应生成羟基配合物： Sn + 2KOH + 4H2O = K2 Sn(OH)6 + 2H25、在室温下，锡与、在室温下，锡与Cl2、Br2反应，在微热时，与反应，在微热时，与F2、I2反应生成反应生成

12、SnX4:、 Sn + 2X2 = SnX45/29/202213三、三、Sn(Sn(、) ) 的性质：的性质： 、Sn(Sn() )的还原性 酸性介质 碱性介质 SnOSnO2 2 -0.088 SnO -0.104 Sn Sn(OH) -0.088 SnO -0.104 Sn Sn(OH)6 62-2- - -0.93 SnOOH0.93 SnOOH- - -0.91 Sn -0.91 Sn SnSn4+ 4+ 0.15 Sn0.15 Sn2+ 2+ -0.137-0.137 请与常见还原剂的电极电势相对比： 酸性介质 碱性介质 FeFe3+3+ 0.771 Fe 0.771 Fe2+2+

13、、HgHg2+2+ 0.905 Hg 0.905 Hg2 22+ 2+ 0.799 Hg S0.799 Hg S - -0.508 S0.508 S2- 2- 、SOSO4 42-2- -0.93 SO -0.93 SO3 32-2- 5/29/202214 从电极电势中可以看出，Sn(Sn() )在酸性和碱性介质中均具有还原性，而在碱性介质中更为突出。SnSn2+2+与FeFe3+3+、HgHg2+2+反应分别生成SnSn4+4+、FeFe2+2+及SnSn4+4+、HgHg2 22+2+或HgHg。 2Hg 2Hg2 22+2+Sn+Sn2+2+2Cl+2Cl- -=Hg=Hg2 2ClC

14、l2 2( (白色)+Sn)+Sn4+4+ ； HgHg2 2ClCl2 2+Sn+Sn2+2+=2Hg(=2Hg(黑色)+Sn)+Sn2+2+2Cl+2Cl- - 在碱性介质中，Sn(Sn() )可将Bi(Bi() )还原成金属Bi:3Sn(OH)Bi:3Sn(OH)3 3+2Bi+2Bi3+3+9OH+9OH- -=3Sn(0H)=3Sn(0H)6 62-2-+2Bi+2Bi三、三、Sn(Sn(、) ) 的性质的性质、Sn2+ 、Sn4+ 的氢氧化物的氢氧化物 Sn(OH)2能存在于能存在于pH=5以下的酸性溶液中，且具有明显以下的酸性溶液中，且具有明显的两性。在酸性介质中以的两性。在酸性

15、介质中以Sn2+存在；在碱性介质中以存在；在碱性介质中以Sn(OH)3 的形式存在。的形式存在。 Sn Sn4+4+的离子势极大，它只能存在于的离子势极大，它只能存在于pH=1.2以下的强酸以下的强酸性溶液中。它的氢氧化物是未知的。性溶液中。它的氢氧化物是未知的。Sn()能水解得到能水解得到组成不固定的二氧化锡水合物组成不固定的二氧化锡水合物xSnO2y H2O，称为锡酸，称为锡酸，有两种变体有两种变体锡酸和锡酸和锡酸。前者能溶于酸和碱，锡酸。前者能溶于酸和碱，后者不溶于酸和碱。前者是由四价锡盐在低温下水解制后者不溶于酸和碱。前者是由四价锡盐在低温下水解制得，后者通常在高温下水解制得。得，后者

16、通常在高温下水解制得。四、锡的氧化物四、锡的氧化物锡的氧化物主要有锡的氧化物主要有SnO、SnO2、SnOSnO的性质的性质 SnO具有两种变体，具有两种变体，型是黑色的，属于四方晶系：型是黑色的，属于四方晶系：型是红色的，型是红色的，属于正交晶型。属于正交晶型。型转变为型转变为型需要在真空中型需要在真空中550温度中完成。温度中完成。SnO是一种偏碱性的两性氧化物，不溶于水。是一种偏碱性的两性氧化物，不溶于水。1 1、加热条件下，氢气可还原一氧化锡为单质；、加热条件下，氢气可还原一氧化锡为单质；2 2、SnOSnO在空气中热至在空气中热至150150迅速被氧化为迅速被氧化为SnOSnO2 2

17、并发光：并发光：2SnO + O2SnO + O2 2 = SnO = SnO2 2；3 3、SnOSnO与与F F2 2共热至共热至200200时开始反应，时开始反应，500500时反应完全；与时反应完全；与ClCl2 2、BrBr2 2反应则相应的需要更高的温度：反应则相应的需要更高的温度： 2SnO + 2Cl 2SnO + 2Cl2 2 = SnO = SnO2 2 + SnCl + SnCl2 2；4、SnO与与HCl（g）在室温下相遇生成）在室温下相遇生成SnCl2;5 5、在隔绝空气的条件下，把、在隔绝空气的条件下，把SnOSnO溶于苛性钠中，可以获得溶于苛性钠中，可以获得NaS

18、n(OH)NaSn(OH)3 3。SnO+ NaOH + HSnO+ NaOH + H2 2O = NaSn(OH)O = NaSn(OH)3 36 6、FeSFeS与与SnOSnO混合并热到混合并热到575575时，时，SnOSnO将部分将部分FeFe（）氧化为）氧化为FeFe（）: : 4SnO + 3FeS = 3SnS + Fe 4SnO + 3FeS = 3SnS + Fe3 3O O4 4 + Sn + Sn 7 7、 SnO SnO的制备：由甲酸亚锡酸热分解可得：的制备：由甲酸亚锡酸热分解可得：Sn(HCOO)Sn(HCOO)2 2=SnO+2CO+H=SnO+2CO+H2 2O

19、 (250O (250350350) )热分解热分解Sn(OH)Sn(OH)2 2也可获得也可获得SnOSnO。8 8、用途：、用途： 用作还原剂，制备亚锡盐，还用于电镀和玻璃工业。用作还原剂，制备亚锡盐，还用于电镀和玻璃工业。SnO的性质:5/29/202218、SnOSnO2 2的性质的性质 （一）（一） SnO2晶体有四方晶系及正交晶系两种变体，一般为白色、淡灰色或淡黄色粉末。SnO2在高于1800时升华而无熔点，密度为6.95g/cm3，SnO2在自然界以锡石的形式存在。SnO2是一种偏酸性的两性氧化物。1、在加热条件下，SnO2能被氢气还原为SnO或Sn；2、SnO2在400时就可与

20、CO开始反应：SnO2(s) + CO(g) = SnO(g) + CO2(g)SnO(g) + CO(g) = Sn(l) + CO2(g)3、SnO2与F2在温度升到500时反应为SnF4和O2；而与Cl2反应热则需要更高的温度： SnO2 + 2Cl2 = SnCl4 + O2（800）4、SnO2与HCl气体只需400以下就可以开始反应，生成SnCl4和水； SnO2金红石型结构金红石型结构SnOSnO2 2的性质（二）的性质（二）u 5、SnOSnO2 2难溶于酸和碱溶液中，在较稀的酸和碱中均稳定，浓度较高时，可溶解很少的SnOSnO2 2, ,其反应式为：SnOSnO2 2 + 2

21、H + 2H2 2O + OHO + OH- - = = Sn(OH)Sn(OH)5 5- - ( (反应可逆) )；u 红热的SnOSnO2 2能少量溶于浓盐酸中，SnOSnO2 2溶于不同浓度的浓硫酸生成SnSOSnSO4 4；与熔融的苛性碱反应生成锡酸盐，其反应为：SnOSnO2 2 + 2NaOH + 2NaOH = Na= Na2 2SnOSnO3 3 + H + H2 2O Ou 6 6、SnOSnO2 2和碳酸钠、硫磺混合并加热，发生反应，生成硫代锡（）酸钠：u SnOSnO2 2+2NaCO+2NaCO3 3+4S=Na+4S=Na2 2SnSSnS3 3+Na+Na3 3SO

22、SO4 4+ + 2CO2u 7 7、SnOSnO2 2的制备： 大量制备的方法为：把金属SnSn置于空气流中高温灼烧，SnSn被氧化为SnOSnO2 2； 在N N2 2中，加热SnSOSnSO4 4到378378时热分解为SnOSnO2 2。 u 8 8、用途u 主要用作珐琅釉及乳白玻璃的原料。五、锡的卤化物：五、锡的卤化物：、SnClSnCl2 2的性质：的性质： SnCl2是一种具有油状光泽的白色晶体，属于正交晶系。密度为3.95g/cm3。1、氧气与SnCl2一接触即生成SnOCl，当温度升至220时，SnCl2无论是在氧气中还是在空气中都生成SnO2和SnCl4: 2SnCl2+O

23、2=SnO2+SnCl4 ；2、在210605时，锡能被H2还原成Sn； 3、SnCl2能被Cl2氧化为SnCl4。4、SnCl2是一种路易斯酸，在浓的盐酸中能生成SnCl3-配离子。在室温下与NH3反应能生成加合物SnCl2NH3和SnCl22NH3。5、SnCl2的水溶液具有还原性及水解性：它能吸收空气中的氧气生成氯氢氧化锡及四氯化锡： 6Sn2+O2+4HCl=2SnCl4+4Sn(OH)Cl；干燥的ZnCl2在空气中也会因发生水解而变质，在水溶液中会水解为为Sn(OH)Cl。2022-5-2921、SnClSnCl4 4的性质 1、氢气可以将SnCl4还原为SnCl2和锡。 2、SnCl4极易水解，水解的产物很复杂，但主要是锡酸，所以配制SnCl4时要先用盐酸酸化。 3、SnCl4是弱的路易斯酸： 它溶于盐酸或其他可溶性氯化物水溶液，可生成氯锡阴离子SnCl62-； 它溶于液态H2S中，可生成加合物SnCl42H2S