题目内容
【题目】过氧乙酸()是一种高效消毒剂,常用于环境消毒杀菌,可以迅速杀死多种微生物。它可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得,实验装置和步骤如下:
①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体,再缓缓加入适量30%的双氧水。
②不断搅拌并控制B中混合液的温度为20~30℃至反应结束。
③接入冷凝管和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品。
请回答下列问题:
(1)仪器C的名称是_______________;仪器C中冷水流入口是_____(填a或b);
(2)为更好地控制反应温度,应采用方法是_________________;
(3)生成过氧乙酸的化学方程式为________________________________________;
(4)不同反应物比例,实验测得生成过氧乙酸含量(%)随时间的变化数据(见下表),由表中数据可知,反应物最佳比例(CH3COOH/H2O2)是______,反应所需时间约________(选填1、3、5、7)小时;
反应物比例CH3COOH/H2O2 | 反应时间(小时) | ||||
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)请设计实验比较Fe3+、Cu2+对过氧乙酸的催化效率;可供选择的试剂和主要器材有:a.过氧乙酸溶液、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.计时器、g.测量气体体积的针筒、i.带导气管的试管。
你选择的试剂及器材是a、_______、f、g、i(选填序号),实验方案是_________________________。
(6)碘量法分析:取2.00mL过氧乙酸试样稀释成
【答案】 冷凝管 a 对B仪器进行水浴加热 CH3COOH + H2O2 CH3COOOH+H2O 1:1 5 c e 将导气管与针筒连接,取等量的过氧 乙酸溶液(或a)分别加入两支试管中,再分别加入等体积的0.5 mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e),记录相同时间产生气体体积(或产生等体积气体的时间) 7.15
【解析】(1)仪器C为冷凝管,作用是冷凝蒸汽,采用逆流冷凝,冷水从a口通入,故答案为:冷凝管;a;
(2)该反应需要控制B中混合液的温度为20~30℃至反应结束,为更好地控制反应温度,应采用方法是水浴加热,故答案为:对B仪器进行水浴加热;
(3)冰醋酸与过氧化氢在浓硫酸催化生成过氧乙酸,反应为:CH3COOH+H2O2CH3COOOH+H2O;故答案为:CH3COOH+H2O2
CH3COOOH+H2O;
(4)由表中数据可知()为1:1时,相同的反应时间下生成过氧乙酸含量(%)较高;此时随着反应时间的增加,产量增大,超过5小时,时间增加,产量增加的不多,故选择5小时最佳;故答案为:1:1;5;
(5)比较Fe3+、Cu2+对过氧乙酸的催化效率,选择相同浓度的Fe3+、Cu2+对相同过氧乙酸反应的生成气体的时间快慢作比较。为减小误差,选择等浓度的Fe3+、Cu2+盐溶液,且阴离子相同,故选择Fe2(SO4)3溶液和1mol/L的CuSO4溶液,方法为:试管连接针筒,检查装置气密性,取等量的过氧乙酸溶液(或a)加入试管中,再分别加入等量的0.5mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e),记录相同时间产生气体体积(或产生等体积气体的时间);故答案为:ce;将导气管与针筒连接,取等量的过氧乙酸溶液(或a)分别加入两支试管中,再分别加入等体积的0.5 mol/L的Fe2(SO4)3溶液(或c)和1mol/L的CuSO4溶液(或e),记录相同时间产生气体体积(或产生等体积气体的时间);
(6)过氧乙酸氧化碘离子:CH3COOOH+2H++2I-=I2+CH3COOH+H2O,又2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI,可以得关系式如下:CH3COOOH~I2~2Na2S2O3,由关系式可知,n(CH3COOOH)=n(Na2S2O3)=
×0.1000mol/L×0.01430L=7.15×10-4mol,故原样品中w(CH3COOOH)=
=7.15mol/L;故答案为:7.15。
