Question

氨基磺酸（H₂NSO₃H）是一元固體強酸，溶于水和液氨，不溶于乙醇，在工業上用作酸性清洗劑、阻燃劑、磺化劑等．用尿素和發煙硫酸（溶有SO₃的硫酸）為原料合成氨基磺酸的路線如下：

（1）重結晶用10%～12%的硫酸作溶劑而不用水作溶劑的原因是：

 

．
（2）“磺化”步驟中所發生的反應為：
①CO（NH₂）₂（s）+SO₃（g）?H₂NCONHSO₃H（s）△H＜0
②H₂NCONHSO₃H+H₂SO₄?2H₂NSO₃H+CO₂↑
“磺化”過程應控制反應溫度為75～80℃，若溫度高于80℃，氨基磺酸的產率會降低，原因是

 

．
（3）測定產品中氨基磺酸純度的方法如下：稱取7.92g 產品配成1000mL待測液，量取25.00mL待測液于錐形瓶中，加入2mL 0.2mol?L^-1稀鹽酸，用淀粉碘化鉀試劑作指示劑，逐滴加入0.08mol?L^-1NaNO₂溶液，當溶液恰好變藍時，消耗NaNO₂溶液25.00mL，此時氨基磺酸恰好被完全氧化成N₂，NaNO₂的還原產物也為N₂．
①以酚酞為指示劑，用NaOH進行酸堿中和滴定也能測定產品中氨基磺酸的純度，測定結果通常比NaNO₂法偏高，原因是氨基磺酸中混有

 

雜質．
②上述滴定反應的化學方程式為：

 

．
③試求產品中氨基磺酸的質量分數（寫出計算過程）．

Answer 1

分析：（1）根據溶質在不同溶劑中的溶解度大小分析，抑制氨基磺酸的電離；
（2）溫度越高，三氧化硫的逸出速率越大，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；
（3）①用氫氧化鈉測定氨基磺酸的純度，測定結果通常比NaNO₂法偏高，說明還有其它物質和氫氧化鈉反應；
②當溶液變藍色時，說明H₂NSO₃H恰好完全反應；
③根據H₂NSO₃H和NaNO₂之間的關系式計算H₂NSO₃H的物質的量，再根據質量分數公式進行計算．

解答：解：（1）反應H₂NCONHSO₃H+H₂SO₄?2H₂NSO₃H+CO₂↑是可逆反應，硫酸濃度增大，平衡向正反應方向移動，所以能抑制氨基磺酸的溶解，
故答案為：氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小；
（2）溫度越高，三氧化硫氣體逸出速率加快，且CO（NH₂）₂（s）+SO₃（g）?H₂NCONHSO₃H（s）是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，從而抑制氨基磺酸的產率；
故答案為：溫度高，SO₃氣體逸出加快，使反應①轉化率降低；
（3）①用氫氧化鈉測定氨基磺酸的純度，測定結果通常比NaNO₂法偏高，說明還有其它物質和氫氧化鈉反應，能和氫氧化鈉反應的物質是硫酸，
故答案為：硫酸；
②氨基磺酸與NaNO₂溶液反應的化學方程式：H₂NSO₃H+NaNO₂═NaHSO₄+N₂↑+H₂O，
故答案為：H₂NSO₃H+NaNO₂═NaHSO₄+N₂↑+H₂O；
③當溶液變藍色時，說明H₂NSO₃H恰好完全反應，氨基磺酸和亞硝酸鈉的反應方程式為：H₂NSO₃H+NaNO₂═NaHSO₄+N₂↑+H₂O，
根據方程式知，化學方程式計算或寫出關系式H₂NSO₃H～NaNO₂
n （H₂NSO₃H）=n（NaNO₂）=25.00×l0^-3×0.08000 mol?L^-1=2.000×l0^-3 mol，
ω（H₂NSO₃H）=

2.000×10-3mol×97g/mol

7.920g× 25.00ml 1000ml

×100%=98.0%，
故答案為：98.0%．

點評：本題考查測定物質的含量、化學平衡等知識點，會根據題給信息進行分析解答是解本題關鍵，難度較大．