Question

【題目】亞硝酰硫酸（NOSO4H）純品為棱形結晶，溶于硫酸，遇水易分解，常用于制染料。SO2和濃硝酸在濃硫酸存在時可制備NOSO4H，反應原理為：SO2 + HNO3 = SO3 + HNO2、SO3 + HNO2 = NOSO4H。

（1）亞硝酰硫酸（NOSO4H）的制備。

①儀器I的名稱為______________，打開其旋塞后發現液體不下滴，可能的原因是_________________。

②按氣流從左到右的順序，上述儀器的連接順序為__________________(填儀器接口字母，部分儀器可重復使用)。

③A中反應的方程式為___________。

④B中“冷水”的溫度一般控制在20℃，溫度不宜過高或過低的原因為________。

（2）亞硝酰硫酸（NOSO4H）純度的測定。

稱取1.500 g產品放入250 mL的碘量瓶中，并加入100.00 mL濃度為0.1000 mol·L-1的KMnO4標準溶液和10 mL 25%的H2SO4，搖勻；用0.5000 mol·L-1的Na2C2O4標準溶液滴定，滴定前讀數1.02 mL, 到達滴定終點時讀數為31.02 mL。

已知：i：□KMnO4 + □NOSO4H + □______ = □K2SO4 + □MnSO4 + □HNO3 + □H2SO4

ii：2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 +10CO2↑+ 8H2O

①完成反應i的化學方程式：_____________

□KMnO4 + □NOSO4H + □______ = □K2SO4 + □MnSO4 + □HNO3 + □H2SO4

②滴定終點的現象為____________________。

③產品的純度為__________________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 分液漏斗上口的瓶塞未打開或漏斗未與大氣相通或漏斗下端活塞的凹槽未與瓶頸上的通氣孔對齊 a→de→cb→de→f Na2SO3+H2SO4= Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4= 2NaHSO4+SO2↑ 溫度過低，反應速率太慢，溫度過高，濃硝酸易分解，SO2逸出 2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4 滴入最后一滴Na2C2O4標準液后，溶液由紫紅色變為無色，且半分鐘顏色不恢復 84.67%

【解析】

(1)①根據圖示中裝置的形外分析名稱；漏斗內的液體與大氣相通時液體才能順利流下；

②亞硝酰硫酸(NOSO4H)遇水易分解，裝置A制取的SO2中含有水蒸氣，必須先干燥在通入B中反應制取亞硝酰硫酸(NOSO4H)時，要防止空氣中或其他實驗儀器中的水蒸氣進入B中，SO2有毒，未反應的剩余SO2不能排放到大氣中；據此分析；

③硫酸和亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉(或硫酸氫鈉)和二氧化硫；

④溫度影響反應速率，同時濃硝酸不穩定；

(2)①根據氧化還原反應，化合價升降(電子得失)守恒及物料守恒分析配平；

②在氧化還原滴定操作中，高錳酸鉀自身為紫紅色，發生氧化還原反應時紫色褪去，自身可做滴定操作的指示劑；

③結合反應ii，根據題給數據計算過量的KMnO4的物質的量，在結合反應i計算NOSO4H的物質的量，進而求算產品純度。

(1)①根據圖示中裝置A圖所示，儀器I為分液漏斗；漏斗內與大氣相通時液體才能順利流下，打開其旋塞后發現液體不下滴，可能的原因是分液漏斗上口的瓶塞未打開或漏斗未與大氣相通或漏斗下端活塞的凹槽未與瓶頸上的通氣孔對齊；

②亞硝酰硫酸(NOSO4H)遇水易分解，裝置A制取的SO2中含有水蒸氣，必須先干燥在通入B中反應制取亞硝酰硫酸(NOSO4H)，同時要防止空氣中或其他實驗儀器中的水蒸氣進入B中，通入SO2時要盡量使SO2充分與反應物混合，提高SO2利用率，SO2有毒，未反應的剩余SO2不能排放到大氣中，上述儀器的連接順序為：a→de→cb→de→f；

③硫酸和亞硫酸鈉反應生成硫酸鈉(或硫酸氫鈉)和二氧化硫，反應方程式為：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑；

④溫度影響反應速率，同時濃硝酸不穩定，溫度過低，反應速率太慢，溫度過高，濃硝酸易分解，SO2逸出，導致反應產率降低；

(2)①反應中錳元素的化合價由+7價降低為+2價，亞硝酰硫酸中氮元素的化合價由+3價升高為+5價，根據氧化還原反應，化合價升降(電子得失)守恒及物料守恒，配平該方程式為：2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4；

②在氧化還原滴定操作中，高錳酸鉀自身為紫紅色，發生氧化還原反應時紫色褪去，自身可做滴定操作的指示劑，用0.5000molL1草酸鈉標準溶液滴定過量的高錳酸鉀溶液，溶液顏色變化是紫紅色變為無色且半分鐘不變說明反應達到終點；

③根據反應ii：2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4=2MnSO4+10CO2↑+8H2O，過量的KMnO4的物質的量=×0.5000molL1×(31.02mL-1.02mL)×10-3/L=0.006mol，則與NOSO4H反應的高錳酸鉀物質的量=0.1000molL1×0.1L0.006mol=0.004mol，在結合反應i：2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4，NOSO4H的物質的量=×0.004=0.01mol，產品的純度為=×100%=84.67%。