Question

亚硝酰硫酸（NOSO₄H）纯品为棱形结晶，溶于硫酸，遇水易分解，常用于制染料。SO₂和浓硝酸在浓硫酸存在时可制备NOSO₄H，反应原理为：SO₂ + HNO₃ = SO₃ + HNO₂、SO₃ + HNO₂ = NOSO₄H。

（1）亚硝酰硫酸（NOSO₄H）的制备。

①仪器I的名称为______________，打开其旋塞后发现液体不下滴，可能的原因是_________________。

②按气流从左到右的顺序，上述仪器的连接顺序为__________________(填仪器接口字母，部分仪器可重复使用)。

③A中反应的方程式为___________。

④B中“冷水”的温度一般控制在20℃，温度不宜过高或过低的原因为________。

 （2）亚硝酰硫酸（NOSO₄H）纯度的测定。

称取1.500 g产品放入250 mL的碘量瓶中，并加入100.00 mL浓度为0.1000 mol·L^-1的KMnO₄标准溶液和10 mL 25%的H₂SO₄，摇匀；用0.5000 mol·L^-1的Na₂C₂O₄标准溶液滴定，滴定前读数1.02 mL, 到达滴定终点时读数为31.02 mL。

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

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

①完成反应i的化学方程式：_____________

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

②滴定终点的现象为____________________。

③产品的纯度为__________________。

Answer

分液漏斗 分液漏斗上口的瓶塞未打开或漏斗未与大气相通或漏斗下端活塞的凹槽未与瓶颈上的通气孔对齐 a→de→cb→de→f Na2SO3+H2SO4= Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4= 2NaHSO4+SO2↑ 温度过低，反应速率太慢，温度过高，浓硝酸易分解，SO2逸出 2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4 滴入最后一滴Na2C2O4标准液后，溶液由紫红色变为无色，且半分钟颜色不恢复 84.67%

【解析】

(1)①根据图示中装置的形外分析名称；漏斗内的液体与大气相通时液体才能顺利流下；

②亚硝酰硫酸(NOSO4H)遇水易分解，装置A制取的SO2中含有水蒸气，必须先干燥在通入B中反应制取亚硝酰硫酸(NOSO4H)时，要防止空气中或其他实验仪器中的水蒸气进入B中，SO2有毒，未反应的剩余SO2不能排放到大气中；据此分析；

③硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠(或硫酸氢钠)和二氧化硫；

④温度影响反应速率，同时浓硝酸不稳定；

(2)①根据氧化还原反应，化合价升降(电子得失)守恒及物料守恒分析配平；

②在氧化还原滴定操作中，高锰酸钾自身为紫红色，发生氧化还原反应时紫色褪去，自身可做滴定操作的指示剂；

③结合反应ii，根据题给数据计算过量的KMnO4的物质的量，在结合反应i计算NOSO4H的物质的量，进而求算产品纯度。

(1)①根据图示中装置A图所示，仪器I为分液漏斗；漏斗内与大气相通时液体才能顺利流下，打开其旋塞后发现液体不下滴，可能的原因是分液漏斗上口的瓶塞未打开或漏斗未与大气相通或漏斗下端活塞的凹槽未与瓶颈上的通气孔对齐；

②亚硝酰硫酸(NOSO4H)遇水易分解，装置A制取的SO2中含有水蒸气，必须先干燥在通入B中反应制取亚硝酰硫酸(NOSO4H)，同时要防止空气中或其他实验仪器中的水蒸气进入B中，通入SO2时要尽量使SO2充分与反应物混合，提高SO2利用率，SO2有毒，未反应的剩余SO2不能排放到大气中，上述仪器的连接顺序为：a→de→cb→de→f；

③硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠(或硫酸氢钠)和二氧化硫，反应方程式为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑；

④温度影响反应速率，同时浓硝酸不稳定，温度过低，反应速率太慢，温度过高，浓硝酸易分解，SO2逸出，导致反应产率降低；

(2)①反应中锰元素的化合价由+7价降低为+2价，亚硝酰硫酸中氮元素的化合价由+3价升高为+5价，根据氧化还原反应，化合价升降(电子得失)守恒及物料守恒，配平该方程式为：2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4；

②在氧化还原滴定操作中，高锰酸钾自身为紫红色，发生氧化还原反应时紫色褪去，自身可做滴定操作的指示剂，用0.5000mol⋅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；

③根据反应ii：2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4=2MnSO4+10CO2↑+8H2O，过量的KMnO4的物质的量=×0.5000mol⋅L−1×(31.02mL-1.02mL)×10-3/L=0.006mol，则与NOSO4H反应的高锰酸钾物质的量=0.1000mol⋅L−1×0.1L−0.006mol=0.004mol，在结合反应i：2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4，NOSO4H的物质的量=×0.004=0.01mol，产品的纯度为=×100%=84.67%。