Question

【題目】亞硝酰硫酸(NOSO4H)純品為棱形結(jié)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(yīng)原理為：SO2+HNO3＝SO3+HNO2、SO3+HNO2＝NOSO4H。

(1)亞硝酰硫酸(NOSO4H)的制備。

①打開分液漏斗I中的旋塞后發(fā)現(xiàn)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(fù)使用)。

③A中反應(yīng)的方程式為_______。

④B中“冷水”的溫度一般控制在20°C，溫度不易過高或過低的原因為_______。

(2)亞硝酰硫酸(NOSO4H)純度的測定。稱取1.500g產(chǎn)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 mL25%的H2SO4，搖勻；用0.5000 mol·L－1 Na2C2O4標準溶液滴定，滴定前讀數(shù)1.02 mL，到達滴定終點時讀數(shù)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(yīng)i的化學(xué)方程式：_______KMnO4+_______NOSO4H+_______＝_______K2SO4+_______MnSO4+_______HNO3+_______H2SO4

②滴定終點的現(xiàn)象為_______。

③產(chǎn)品的純度為_______。（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】分液漏斗上口的塞子未打開或漏斗未與大氣相通或漏斗塞子的凹槽未與頸部的通氣孔對準 a→de→cb→de→f Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+ SO2↑ 溫度太低，反應(yīng)速率太慢；溫度太高，硝酸易分解，SO2逸出 2 5 2H2O 1 2 5 2 滴入最后一滴Na2C2O4溶液后,溶液由淺紫色變?yōu)闊o色且半分鐘顏色不恢復(fù) 84.7%

【解析】

（1）①漏斗內(nèi)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，必須先干燥再通入B中反應(yīng)制取亞硝酰硫酸(NOSO4H)，同時又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(yīng)的剩余SO2不能排放到大氣中，據(jù)此分析；

③硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉（或硫酸氫鈉）和二氧化硫；

④溫度影響反應(yīng)速率，同時濃硝酸不穩(wěn)定；

（2）①根據(jù)氧化還原反應(yīng)，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，高錳酸鉀自身紫紅色，發(fā)生氧化還原反應(yīng)時紫色褪去，自身可作滴定操作的指示劑；

③結(jié)合反應(yīng)ii，根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算過量的KMnO4的量，在結(jié)合反應(yīng)計算NOSO4H的物質(zhì)的量，進而求算產(chǎn)品的純度。

(1)

①分液漏斗上口塞子未打開或漏斗未與大氣相通或漏斗塞子的凹槽未與頸部的通氣孔對準，均可導(dǎo)致液體不下滴；

答案為分液漏斗上口塞子未打開或漏斗未與大氣相通或漏斗塞子的凹槽未與頸部的通氣孔對準；

②A裝置的目的為制備SO2氣體，產(chǎn)生的SO2需與HNO3反應(yīng)制備NOSO4H，但NOSO4H易水解，所以SO2需先干燥，且SO2會污染空氣，制備完成需進行尾氣處理，故裝置連接順序為A→C→B→C→D，即a→de→cb→de→f；

故答案為a→de→cb→de→f。

③A裝置的目的為制備SO2氣體，方程式為：Na2SO3+H2SO4（濃）=Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4（濃）=2NaHSO4+H2O+SO2↑；

故答案為Na2SO3+H2SO4（濃）=Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4（濃）=2NaHSO4+H2O+SO2↑。

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溫度過高，HNO3易分解，SO2逸出，溫度過低，反應(yīng)速率太慢；

故答案為溫度過高，HNO3易分解，SO2逸出，溫度過低，反應(yīng)速率太慢。

(2)

①根據(jù)氧化還原電子轉(zhuǎn)移配平得方程式2KMnO4+5NOSO4H+2H2O═K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4，

故答案為2；5；2；H2O；1；2；5；2；

②根據(jù)滴定試劑的加入順序可知滴定終點時Na2C2O4恰好將KMnO4標準溶液反應(yīng)完，則滴定終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴Na2C2O4標準溶液，溶液由淺紫色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)顏色不恢復(fù)；

故答案為最后一滴Na2C2O4標準溶液，溶液由淺紫色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)顏色不恢復(fù)。

③根據(jù)題目數(shù)據(jù)，滴定過程中Na2C2O4標準溶液的耗量為31.02mL-1.02mL=30mL，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有關(guān)系式：2KMnO4～5Na2C2O4，則n（KMnO4）= ×30mL×0.5000molL-1×10-3L/mL=0.006mol，則與亞硝酰硫酸（NOSO4H）反應(yīng)的KMnO4有0.1L×0.1000molL-1-0.006mol=0.004mol，由①得關(guān)系式：2KMnO4～5NOSO4H，n（NOSO4H）= ×0.004mol=0.01mol，亞硝酰硫酸（NOSO4H）產(chǎn)品的純度為≈84.7%，

故答案為84.7%。