Question

【題目】亞硝酰硫酸［M（NOSO4H）=127g·mol-1］主要用于分散染料重氮反應中取代亞硝酸鈉，從而降低成本，提高產品質量。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，則A中反應的化學方程式為___，導管b的作用是___。

（2）SO2與裝置B中盛有的濃硫酸和濃硝酸的混合液在維持體系溫度不得高于20℃的條件下，反應制得NOSO4H。反應過程中，亞硝酰硫酸和硝酸的物質的量隨時間的變化如圖所示。反應進行到10min后，反應速度明顯加快，其可能的原因是___。

（3）裝置C的主要作用是__。

（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1.500g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

2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

達到滴定終點時的現(xiàn)象為__，亞硝酰硫酸的純度為__。

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 生成的NOSO4H對該反應有催化作用 吸收尾氣中的有毒氣體，防止污染環(huán)境 C裝置中的水蒸氣會進入B中使NOSO4H分解 溶液恰好由紫紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內不恢復 84.7%

【解析】

裝置A中利用硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，導管b可以平衡A和分液漏斗上部壓強，使分液漏斗中的液體順利滴下，生成的二氧化硫在裝置B中與濃硫酸和濃硝酸的混合液反應制取NOSO4H，濃硝酸會揮發(fā)，且易分解產生二氧化氮，同時還有未反應的二氧化硫，裝置C可以進行尾氣吸收，同時防止倒吸。

(1)實驗室一般利用硫酸和亞硫酸鈉反應制取二氧化硫，方程式為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑；導管b可以平衡壓強，使分液漏斗中的液體能順利流下；

(2)裝置B中二氧化硫與濃硫酸和濃硝酸的混合液反應制取NOSO4H，根據題干信息可知濃硫酸主要是用來溶解反應生成NOSO4H，反應進行到10min后，反應速度明顯加快，綜合考慮影響反應速率的因素溫度(反應過程中維持體系溫度不高于20℃)、濃度(反應過程中濃度降低)、催化劑可知，加快的原因應為生成的NOSO4H對該反應有催化作用；

(3)根據分析可知，裝置C的作用為吸收尾氣中的有毒氣體，防止污染環(huán)境；

(4)C裝置中的水蒸氣會進入B中使NOSO4H分解，從而導致產量降低；

(5)滴定終點時草酸根將高錳酸根完全反應，所以溶液會顯無色，滴定終點現(xiàn)象為：溶液恰好由紫紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內不恢復；消耗草酸鈉溶液的體積為20.00mL，濃度為0.2500mol·L-1，根據方程式2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，剩余成n(MnO4-)=0.02L×0.2500mol·L-1=0.002mol，所以NOSO4H消耗的n(MnO4-)=0.06L×0.1000mol·L-1-0.002mol=0.004mol，根據方程式2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4可知n(NOSO4H)=0.004mol×=0.01mol，所以樣品的純度為=84.7%。