Question

【題目】過氧乙酸()是一種高效消毒劑，常用于環(huán)境消毒殺菌，可以迅速殺死多種微生物。它可由冰醋酸和過氧化氫在濃硫酸催化作用下制得，實(shí)驗(yàn)裝置和步驟如下：

①在三頸燒瓶中加入一定量冰醋酸與濃H2SO4的混合液體，再緩緩加入適量30%的雙氧水。

②不斷攪拌并控制B中混合液的溫度為20～30℃至反應(yīng)結(jié)束。

③接入冷凝管和抽氣泵，在錐形瓶中收集得到產(chǎn)品。

請回答下列問題：

(1)儀器B的名稱是__；儀器C中冷水流入口是__(填a或b)；

(2)為更好地控制反應(yīng)溫度，應(yīng)采用方法是__；

(3)生成過氧乙酸的化學(xué)方程式為__；

(4)不同反應(yīng)物比例，實(shí)驗(yàn)測得生成過氧乙酸含量(%)隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)(見下表)，由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)物最佳比例(CH3COOH/H2O2)是__，反應(yīng)所需時(shí)間約__(選填1、3、5、7)小時(shí)；

反應(yīng)物比例CH3COOH/H2O2	反應(yīng)時(shí)間(小時(shí))
	0.5	1	3	5	7
2∶1	7.38	8.46	9.42	11.26	13.48
1∶1	10.56	12.92	13.54	20.72	20.70
1∶2	6.14	7.10	7.96	10.38	12.36

(5)請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較Fe3+、Cu2+對過氧乙酸的催化效率；可供選擇的試劑和主要器材有：a.過氧乙酸溶液、b.1mol/L的FeCl3溶液、c.0.5mol/L的Fe2(SO4)3溶液、d.0.5mol/L的CuCl2溶液、e.1mol/L的CuSO4溶液、f.計(jì)時(shí)器、g.測量氣體體積的針筒、i.帶導(dǎo)氣管的試管。

你選擇的試劑及器材是a、__、fg、i(選填序號)，實(shí)驗(yàn)方案是__。

(6)碘量法取2.00mL過氧乙酸試樣稀釋成100mL，從中取出5.00mL，滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉紅色以除去殘余H2O2，再加入10mL10%KI溶液和幾滴淀粉溶液，搖勻，反應(yīng)完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)(反應(yīng)方程式為2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，共消耗14.30mLNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液。該樣品中過氧乙酸的物質(zhì)的量濃度是__mol/L。(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)

提示：CH3COOOH+2I-+2H+=I2+CH3COOH+H2O)

Answer 1

【答案】三頸瓶(或三頸燒瓶) a 對B儀器進(jìn)行水浴加熱 CH3COOH+H2O2CH3COOOH+H2O 1∶1 5 ce 將導(dǎo)氣管與針筒連接，取等量的過氧乙酸溶液(或a)分別加入兩支試管中，再分別加入等體積的0.5mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e)，記錄相同時(shí)間產(chǎn)生氣體體積(或產(chǎn)生等體積氣體的時(shí)間) 7.15

【解析】

根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)判斷儀器名稱，結(jié)合反應(yīng)條件分析加熱方式；結(jié)合題中信息，寫出生成過氧乙酸的化學(xué)反應(yīng)方程式；CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由這兩個(gè)方程式，確定關(guān)系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，計(jì)算稀釋后5.00mL溶液中過氧乙酸的物質(zhì)的量，再計(jì)算原來的2.00mL溶液中的過氧乙酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度定義式計(jì)算。

(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)分析可知，儀器B為三頸燒瓶，儀器C為冷凝管，作用是冷凝蒸汽，采用逆流冷凝，冷水從a口流入，故答案為：三頸瓶(或三頸燒瓶)；a；

(2)該反應(yīng)需要控制B中混合液的溫度為20～30℃至反應(yīng)結(jié)束，為更好地控制反應(yīng)溫度，應(yīng)采用方法是水浴加熱，故答案為：對B儀器進(jìn)行水浴加熱；

(3)冰醋酸與過氧化氫在濃硫酸催化生成過氧乙酸，反應(yīng)為CH3COOH+H2O2CH3COOOH+H2O，故答案為：CH3COOH+H2O2CH3COOOH+H2O；

(4)由表中數(shù)據(jù)可知()為1：1時(shí)，相同的反應(yīng)時(shí)間下生成過氧乙酸含量(%)較高；此時(shí)隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，產(chǎn)量增大，超過5小時(shí)，時(shí)間增加，產(chǎn)量增加的不多，故選擇5小時(shí)最佳，故答案為：1：1；5；

(5)比較Fe3+、Cu2+對過氧乙酸的催化效率，選擇相同濃度的Fe3+、Cu2+對相同過氧乙酸反應(yīng)的生成氣體的時(shí)間快慢作比較。為減小誤差，選擇等濃度的Fe3+、Cu2+鹽溶液，且陰離子相同，故選擇Fe2(SO4)3溶液和1mol/L的CuSO4溶液，方法為：試管連接針筒，檢查裝置氣密性，取等量的過氧乙酸溶液(或a)加入試管中，再分別加入等量的0.5 mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e)，記錄相同時(shí)間產(chǎn)生氣體體積(或產(chǎn)生等體積氣體的時(shí)間)，故答案為：ce；將導(dǎo)氣管與針筒連接，取等量的過氧乙酸溶液(或a)分別加入兩支試管中，再分別加入等體積的0.5 mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e)，記錄相同時(shí)間產(chǎn)生氣體體積(或產(chǎn)生等體積氣體的時(shí)間)；

(6)過氧乙酸氧化碘離子：CH3COOOH+2H++2I-=I2+CH3COOH+H2O，又2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，可以得關(guān)系式如下：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，由關(guān)系式可知，n(CH3COOOH)=n(Na2S2O3)=×0.1000mol/L×0.01430L=7.15×10-4mol，故原樣品中w(CH3COOOH)==7.15mol/L；故答案為7.15。