Question

亚硝酰硫酸(NOSO₄H)主要用于染料、医药等工业。实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量NOSO₄H，并测定产品的纯度。已知：NOSO₄H遇水分解，但溶于浓硫酸而不分解。

（1）装置A制取SO₂，反应的化学方程式为___。

（2）装置B中浓HNO₃与SO₂在浓H₂SO₄作用下反应制得NOSO₄H。

①装置B应该使用的是___（填“冷水”或“温水”）浴。

②开始反应缓慢，待生成少量NOSO₄H后，温度变化不大，但反应速度明显加快，其原因是__。

（3）该实验装置存在可能导致NOSO₄H产量降低的缺陷是__。

（4）测定亚硝酰硫酸的纯度：

准确称取1.380g产品放入250mL的碘量瓶中，加入0.1000mol·L^-1、60.00mL的KMnO₄标准溶液和10mL25%H₂SO₄溶液，然后摇匀。用0.2500mol·L^-1草酸钠标准溶液滴定，消耗草酸钠溶液的体积为20.00mL。

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

①配平：__MnO₄^-+__C₂O₄^2-+__=__Mn²⁺+__+__H₂O

②滴定终点时的现象为__。

③亚硝酰硫酸的纯度=__。[M(NOSO₄H)=127g·mol^-1]

Answer

Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑ 冷水 生成的NOSO4H作为该反应的催化剂 C装置中的水蒸气会进入B中使NOSO4H水解 2 5 16H+ 2 10CO2↑ 8 溶液恰好由粉红色变为无色，且半分钟内不恢复 92.02%

【解析】

该实验中A装置制取SO2，实验室常用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，装置B中浓HNO3与SO2在浓H2SO4作用下反应制得NOSO4H，为减少浓硝酸的挥发，应尽量降低体系温度，装置C处理未反应的二氧化硫和挥发出的HNO3。

(1)实验室利用亚硫酸钠和浓硫酸反应制取SO2，反应的化学方程式：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O，故答案为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O；

(2)①为减少浓硝酸的挥发，应尽量降低体系温度，故使用冷水浴，故答案为：冷水；

②影响反应速率的主要因素有浓度、温度、催化剂，该反应中温度变化不大，而浓度随反应进行会减小，所以可以使速率加快的因素只能是催化剂，故答案为：生成的NOSO4H作为该反应的催化剂；

(3)NOSO4H遇水分解，装置C中的水蒸气有可能进入B使NOSO4H水解导致产率降低，故答案为：C装置中的水蒸气会进入B中使NOSO4H水解；

(4))①酸溶液中高锰酸钾和草酸钠发生氧化还原反应，生成二氧化碳，锰元素化合价+7价降低到+2价，电子转移5e-，碳元素化合价+3价变化为+4价，电子转移e-，电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平得到离子方程式：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案为：2；5；16H+；2；10CO2；8；
②用0.2500mol•L-1草酸钠标准溶液滴定过量的高锰酸钾溶液，溶液颜色变化是紫红色变为无色且半分钟不变说明反应达到终点，故答案为：溶液恰好由紫红色变为无色且半分钟不恢复；

③根据反应2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知存在数量关系：2MnO4-~5C2O42-，所以剩余的n(MnO4-)==0.002mol，则与NOSO4H反应的n(MnO4-)=0.1000mol·L-1×0.060L-0.002mol=0.004mol，根据反应2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4可知存在数量关系2KMnO4~5NOSO4H，所以n(NOSO4H)=0.004mol=0.01mol，所以亚硝酰硫酸的纯度=，故答案为：92.02%。