Question

【題目】亞硝酰硫酸(NOSO4H)主要用于染料、醫(yī)藥等工業(yè)。實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置(夾持裝置略)制取少量的NOSO4H，并檢驗(yàn)產(chǎn)品純度。已知：NOSO4H遇水水解，但溶于濃硫酸而不分解。

（1）利用裝置A制取SO2，下列最適宜的試劑是_____(填下列字母編號)

A．Na2SO3固體和20%硝酸 B．Na2SO3固體和20%硫酸

C．Na2SO3固體和70%硫酸 D．Na2SO3固體和18.4mol/L硫酸

（2）裝置B中濃HNO3和SO2在濃H2SO4作用下反應(yīng)制得NOSO4H。

①為了控制通入SO2的速率，可以采取的措施是_______。

②該反應(yīng)必須維持體系溫度不低于20℃。若溫度過高，產(chǎn)率降低的可能原因是____。

③開始反應(yīng)緩慢，待生成少量NOSO4H后，溫度變化不大，但反應(yīng)速率明顯加快，其原因可能是______。

（3）在實(shí)驗(yàn)裝置存在可能導(dǎo)致NOSO4H產(chǎn)量降低的缺陷是______。

（4）測定NOSO4H的純度

準(zhǔn)確稱取1.337 g產(chǎn)品加入250 mL碘量瓶中，加入0.1000mol/L、60.00 mL的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液和10 mL 25%H2SO4溶液，然后搖勻。用0.2500 mol/L草酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗草酸鈉溶液的體積為20.00 mL。

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

①配平：__MnO4-＋___C2O42-＋______＝___Mn2+＋____＋__H2O

②亞硝酰硫酸的純度=___%(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】C 調(diào)節(jié)分液漏斗活塞，控制濃硫酸的滴加速度 濃HNO3分解、揮發(fā) 生成的NOSO4H作為該反應(yīng)的催化劑 C(或A)中的水蒸氣會進(jìn)入B，使產(chǎn)品發(fā)生水解 2 5 16H+ 2 10CO2↑ 8 95

【解析】

根據(jù)題意可知，在裝置B中利用濃HNO3與SO2在濃H2SO4作用下反應(yīng)制得NOSO4H，利用裝置A制取二氧化硫，利用裝置C吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣，據(jù)此分析。

（1）該裝置屬于固液或液液混合不加熱型裝置。Na2SO3溶液與HNO3反應(yīng)時(shí)，硝酸會氧化亞硫酸鈉本身被還原為一氧化氮，選項(xiàng)A不符合；實(shí)驗(yàn)室制二氧化硫的原理是基于SO32-與H+的反應(yīng)，因?yàn)樯�成�?/span>SO2會溶于水，所以不能用稀硫酸來制取，那樣不利于SO2的逸出，但如果是用濃硫酸（18.4mol/L），純硫酸是共價(jià)化合物，濃度越高，越不利于硫酸電離出H+，所以不適合用太濃的硫酸來制取SO2，選項(xiàng)B、選項(xiàng)D不符合；選項(xiàng)C符合；答案選C；

（2）裝置B中濃HNO3和SO2在濃H2SO4作用下反應(yīng)制得NOSO4H。

①為了控制通入SO2的速率，可以采取的措施是調(diào)節(jié)分液漏斗活塞，控制濃硫酸的滴加速度；

②該反應(yīng)必須維持體系溫度不低于20℃。若溫度過高，濃HNO3分解、揮發(fā)，產(chǎn)率降低；

③開始反應(yīng)緩慢，待生成少量NOSO4H后，溫度變化不大，但生成的NOSO4H作為該反應(yīng)的催化劑，使反應(yīng)速率明顯加快；

（3）在實(shí)驗(yàn)裝置存在可能導(dǎo)致NOSO4H產(chǎn)量降低的缺陷是C(或A)中的水蒸氣會進(jìn)入B，使產(chǎn)品發(fā)生水解；

(5)①發(fā)生的是MnO4－和C2O42－的氧化還原反應(yīng)，MnO4－做氧化劑，被還原成生成Mn2+，C2O42－做還原劑，被氧化成城二氧化碳。結(jié)合得失電子守恒和電荷守恒可得到MnO4－和C2O42－的離子反應(yīng)方程式為：2MnO4－+5C2O42－+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O；

②根據(jù)題意可知，酸性KMnO4溶液先與NOSO4H反應(yīng)，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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(zhì)的量n2(MnO4－)=0.1000mol·L－1·60.00×10-3L-2×10-3mol=4×10-3mol。n(NOSO4H)=5/2n2(MnO4－)=10-2mol，亞硝酰硫酸的純度=m(NOSO4H)/1.337g×100%=10-2mol×127 g·mol－1/1.337g×100%=95.0%。