Question

(15分)氨基磺酸（H₂NSO₃H）是一元固體強酸，溶于水和液氨，不溶于乙醇，在工業上用作酸性清洗劑、阻燃劑、磺化劑等。市售商品為白色粉末，在常溫下，只要保持干燥不與水接觸，固體的氨基磺酸不吸濕，比較穩定。它具有不揮發、無臭味和對人體毒性極小的特點。某實驗組用尿素和發煙硫酸（溶有SO₃的硫酸）為原料合成氨基磺酸的路線如下 “磺化”步驟中所發生的反應為：

①CO(NH₂)₂(s) ＋ SO₃(g) H₂NCONHSO₃H(s)   △H＜0

②H₂NCONHSO₃H + H₂SO₄ 2H₂NSO₃H + CO₂↑

          

（1）下圖是“磺化”過程的實驗裝置，恒壓滴液漏斗的作用是  ____________

（2）抽濾時，所得晶體要用溶劑乙醇洗滌，則洗滌的具體操作是           

（3）實驗過程的討論分析：

①重結晶時用溶劑甲（10%～12%的硫酸）作重結晶的溶劑用而不用水作溶劑的原因是                        

② “磺化”過程溫度與產率的關系如圖（1），控制反應溫度為75~80℃為宜，若溫度高于80℃，氨基磺酸的產率會降低，原因是                     。

（4）測定產品中氨基磺酸純度的方法如下：稱取7.920g 產品配成l000mL待測液，量取25.00mL待測液于錐形瓶中，加入2mL 0.2000mol·L^－1稀鹽酸，用淀粉碘化鉀試劑作指示劑，逐滴加入0.08000mol·L^－1NaNO₂溶液，當溶液恰好變藍時，消耗NaNO₂溶液25.00mL，此時氨基磺酸恰好被完全氧化成N₂，NaNO₂的還原產物也為N₂。

①以酚酞為指示劑，用NaOH進行酸堿中和滴定也能測定產品中氨基磺酸的純度，測定結果通常比NaNO₂法偏高，原因是氨基磺酸中混有    _____     雜質。

②寫出NaNO₂滴定法中的化學方程式為：                                   。

③試求產品中氨基磺酸的質量分數__________________________。

 

Answer 1

【答案】

(1)、平衡壓強，使發煙硫酸能順利的滴下。（2分）

（2）、先關小水龍頭，然后在布氏漏斗中加入乙醇洗滌劑沒過沉淀，使洗滌劑緩慢通過晶體，洗滌2-3次（2分）

(3)、①、抑制氨基磺酸的電離（或有利于氨基磺酸析出或氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小。（2分）

  ②、溫度高，SO₃氣體逸出加快，使反應①轉化率降低；同時溫度高，反應①平衡向逆反應方向移動（2分）

 (4) 、①硫酸（或H₂SO₄） （2分㈡H₂NSO₃H ＋ NaNO₂ ＝NaHSO₄ ＋ N₂ ↑＋H₂O（2分）

③ 98.0%  （3分）

【解析】（1）恒壓的作用是平衡壓強，使發煙硫酸能順利的滴下。

（2）洗滌時要在過濾器中洗滌，所以應該是先關小水龍頭，然后在布氏漏斗中加入乙醇洗滌劑沒過沉淀，使洗滌劑緩慢通過晶體，洗滌2-3次。

（3）①利用硫酸作溶劑抑制氨基磺酸的電離。

②溫度過高，SO₃氣體逸出加快，使反應①轉化率降低；同時溫度高，反應①平衡向逆反應方向移動，所以氨基磺酸的產率會降低。

（4）①測定結果偏高。說明含有能與氫氧化鈉反應的雜質，所以含有的雜質應該是硫酸。

②亞硝酸鈉具有強氧化性，能把氨基磺酸氧化生成氮氣，所以方程式為H₂NSO₃H ＋ NaNO₂ ＝NaHSO₄ ＋ N₂ ↑＋H₂O。

③消耗亞硝酸鈉是0.08000mol·L^－1×0.025L＝0.002mol，所以根據方程式可知，氨基磺酸的物質的量是0.002mol，則質量分數為ω(H₂NSO₃H)=×100% = 98.0%  。