Question

【題目】亞硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、醫藥等工業。實驗室用如圖裝置(夾持裝置略)制備少量NOSO4H，并測定產品的純度。已知：NOSO4H遇水分解，但溶于濃硫酸而不分解。

（1）裝置A制取SO2

①A中反應的化學方程式為___。

②導管b的作用是___。

（2）裝置B中濃HNO3與SO2在濃H2SO4作用下反應制得NOSO4H。

①該反應必須維持體系溫度不得高于20℃，采取的措施除了冷水浴外，還可以是___(只寫1種)。

②開始反應緩慢，待生成少量NOSO4H后，溫度變化不大，但反應速度明顯加快，其原因是___。

（3）裝置C的主要作用是___(用離子方程式表示)。

（4）該實驗裝置存在可能導致NOSO4H產量降低的缺陷是___。

（5）測定亞硝酰硫酸NOSO4H的純度

準確稱取1.380g產品放入250mL的碘量瓶中，加入0.1000mol·L-1、60.00mL的KMnO4標準溶液和10mL25%H2SO4溶液，然后搖勻。用0.2500mol·L-1草酸鈉標準溶液滴定，消耗草酸鈉溶液的體積為20.00mL。

已知：2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4

①配平：__MnO4-+__C2O42-+__=__Mn2++__+__H2O

②滴定終點時的現象為___。

③亞硝酰硫酸的純度=___。（精確到0.1%）[M(NOSO4H)=127g·mol-1]

Answer 1

【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ 平衡壓強，使分液漏斗中的液體能順利流下； 調節分液漏斗活塞，控制濃硫酸的滴加速度 生成的NOSO4H作為該反應的催化劑 SO2+2OH-=SO32-+H2O C裝置中的水蒸氣會進入B中使NOSO4H分解 2 5 16H+ 2 10CO2↑ 8 溶液恰好由粉紅色變為無色，且半分鐘內不恢復 92.0%

【解析】

(1)①裝置A是利用亞硫酸鈉和濃硫酸反應制取SO2；

②導管b的作用平衡壓強的作用；

(2)①裝置B中濃硝酸與二氧化硫在濃硫酸的作用下反應制得NOSO4H，該反應必須維持體系溫度不得高于20℃，采取的措施除了冷水浴外，結合反應的操作；

②開始反應緩慢，待生成少量NOSO4H后，溫度變化不大，但反應速率加快，說明NOSO4H起到了催化作用；

(3)裝置C主要作用是吸收二氧化硫防止污染空氣；

(4)NOSO4H遇水分解；

(5)①高錳酸鉀溶液在酸性條件下氧化草酸鈉生成二氧化碳，結合元素化合價變化和電子守恒、原子守恒配平書寫離子反應方程式；

②高錳酸鉀自身在反應中的顏色變化就可作為終點判斷指示劑；

③根據反應2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4，結合滴定中消耗高錳酸鉀的物質的量可得到亞硝酰硫酸的物質的量，據此計算純度。

(1)①利用裝置A，固液混合制取二氧化硫，其方程式為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑；

②導管b的作用是：平衡壓強，使分液漏斗中的液體能順利流下；

(2)①濃硫酸遇水放出大量熱，維持體系溫度不得高于20℃，還可以是調節分液漏斗活塞，控制濃硫酸的滴加速度；

②開始反應緩慢，待生成少量NOSO4H后，反應速率明顯加快，溫度變化不大，排除溫度的影響，其原因是：生成的NOSO4H作為該反應的催化劑，加快了反應速率；

(3)裝置C利用NaOH溶液將剩余的SO2吸收，防止污染環境，方程式為SO2+2OH-=SO32-+H2O；

(4)NOSO4H遇水分解，C裝置(或A)中的水蒸氣會進入B中使NOSO4H發生分解；

(5)①發生的是MnO4－和C2O42－的氧化還原反應，MnO4－做氧化劑，被還原成生成Mn2+，C2O42－做還原劑，被氧化成二氧化碳。結合得失電子守恒和電荷守恒可得到MnO4－和C2O42－的離子反應方程式為：2MnO4－+5C2O42－+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

②利用草酸鈉溶液滴定酸性KMnO4溶液，滴定終點時的現象為：溶液恰好由粉紅色變為無色，且半分鐘內不恢復；

③根據題意可知，酸性KMnO4溶液先與NOSO4H反應，利用草酸鈉溶液滴定剩余酸性KMnO4溶液。用0.2500mol·L－1草酸鈉標準溶液滴定酸性KMnO4溶液，消耗草酸鈉溶液的體積為20.00mL。可知剩余的KMnO4的物質的量n1(MnO4－)=n(C2O42－)=×0.2500mol·L－1×20.00×10-3L=2×10-3mol，則亞硝酰硫酸消耗的KMnO4的物質的量n2(MnO4－)=0.1000mol·L－1·60.00×10-3L-2×10-3mol=4×10-3mol。n(NOSO4H)=n2(MnO4－)=10-2mol，亞硝酰硫酸的純度=×100%=×100%=92.0%。