Question

10．氨基磺酸（H₂NSO₃H）是一元固体强酸，溶于水和液氨，不溶于乙醇．在工业上用作酸性清洗剂、阻燃剂、磺化剂．用尿素[CO（NH₂）₂]和发烟硫酸（溶有SO₃的硫酸）为原料合成氨基磺酸的稀的路线如下：

（1）“磺化”步骤中所发生的反应为：
①CO（NH₂）₂（s）+SO₃（g）?H₂NCONHSO₃H（s）△H＜0
②H₂NCONHSO₃H+H₂SO₄═2H₂NSO₃H+CO₂↑
“磺化”过程应控制反应温度为75～80℃，若温度高于80℃，氨基磺酸的产率会降低，原因是温度高，SO₃气体逸出加快，反应①平衡向逆反应方向移动，使反应①转化率降低；
（2）重结晶用10%～12%的硫酸作溶剂而不用水作溶剂的原因是氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小；
（3）测定产品中氨基磺酸纯度的方法如下：称取7.920g 产品配成l000mL待测液，量取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入2mL 0.2mol•L^-1稀盐酸，用淀粉碘化钾试剂作指示剂，逐滴加入0.08000mol•L^-1NaNO₂溶液，当溶液恰好变蓝时，消耗NaNO₂溶液25.00mL，此时氨基磺酸恰好被完全氧化成N₂，NaNO₂的还原产物也为N₂．试求产品中氨基磺酸的质量分数．（请写出计算过程）
（4）以酚酞为指示剂，用NaOH进行酸碱中和滴定也能测定产品中氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO₂法偏高，原因是氨基磺酸中混有硫酸杂质．

Answer 1

分析 （1）温度越高，三氧化硫的逸出速率越大，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
（2）根据溶质在不同溶剂中的溶解度大小分析；
（3）当溶液变蓝色时，说明H₂NSO₃H恰好完全反应，根据H₂NSO₃H和NaNO₂之间的关系式计算H₂NSO₃H的物质的量，再根据质量分数公式进行计算；
（4）用氢氧化钠测定氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO₂法偏高，说明还有其它物质和氢氧化钠反应．

解答 解：（1）温度越高，三氧化硫气体逸出速率加快，且CO（NH₂）₂（s）+SO₃（g）?H₂NCONHSO₃H（s）是放热反应，温度高，SO₃气体逸出加快，反应①平衡向逆反应方向移动，使反应①转化率降低，
故答案为：温度高，SO₃气体逸出加快，反应①平衡向逆反应方向移动，使反应①转化率降低；
（2）反应H₂NCONHSO₃H+H₂SO₄?2H₂NSO₃H+CO₂↑是可逆反应，硫酸浓度增大，平衡向正反应方向移动，所以能抑制氨基磺酸的溶解，
故答案为：氨基磺酸在硫酸溶液中的溶解度比在水中的溶解度小；
（3）①氨基磺酸与NaNO₂溶液反应的化学方程式：H₂NSO₃H+NaNO₂=NaHSO₄+N₂↑+H₂O，故答案为：H₂NSO₃H+NaNO₂=NaHSO₄+N₂↑+H₂O；
②当溶液变蓝色时，说明H₂NSO₃H恰好完全反应，氨基磺酸和亚硝酸钠的反应方程式为：H₂NSO₃H+NaNO₂=NaHSO₄+N₂↑+H₂O，
根据方程式知，n （H₂NSO₃H）=n（NaNO₂）=25.00×l0^-3×0.08000 mol•L^-1=2.000×l0^-3 mol，
ω（H₂NSO₃H）=$\frac{2.000×10{\;}^{-3}mol×97g/mol}{7.920g×\frac{25ml}{1000ml}}$×100%=98.0%，
故答案为：98.0%；
（4）用氢氧化钠测定氨基磺酸的纯度，测定结果通常比NaNO₂法偏高，说明还有其它物质和氢氧化钠反应，能和氢氧化钠反应的物质是硫酸，故答案为：硫酸．

点评 本题考查测定物质的含量、化学平衡等知识点，会根据题给信息进行分析解答是解本题关键，难度较大．