Question

9．过氧乙酸（    ）是一种常见消毒剂，具强氧化性，减压蒸馏法制备过氧乙酸的步骤及装置如图：
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℃一段时间．
③接入冷凝管和抽气泵，在锥形瓶中收集得到产品．
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（见表），请回答相关问题：

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

（1）C仪器中冷水流入口是a（填a或b），生成过氧乙酸的化学方程式是CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O．
（2）反应物最佳比例（$\frac{C{H}_{3}COOH}{{H}_{2}{O}_{2}}$）是1：1，反应所需时间约5（选填1、3、5、7）小时．
（3）为更好控制反应温度，应增加的措施是B用带温度计的水浴控温．
（4）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．
你选泽的试剂及器材是a、f、g（选填序号）实验方案是试管连接针筒，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Imol/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）．
（5）产品含量测定．
取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL，从中取出5.00mL，滴加酸性KmnO₄溶液至恰好粉红色，以除去残余H₂O₂，加入10mL10%溶液和几滴淀粉溶液，摇匀，用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃标准液达到至终点（反应方程式为2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI），共消耗13.20mL，Na₂S₂O₃标准液．该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是6.6mol/L．

Answer 1

分析 （1）仪器C为冷凝管，采用逆流冷凝；冰醋酸与过氧化氢在浓硫酸催化生成过氧乙酸；
（2）根据表中数据对比分析；
（3）控制反应温度，需要温度计和水浴加热；
（4）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Imol/L的CuSO₄溶液，据此分析；
（5）根据关系式：CH₃COOOH～I₂～2Na₂S₂O₃，据此计算稀释后5mL反应中n（CH₃COOOH），进而计算原试样中过氧乙酸的质量分数．

解答 解：（1）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；冰醋酸与过氧化氢在浓硫酸催化生成过氧乙酸，反应为：CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O；
故答案为：a；CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O；
（2）由表中数据可知（$\frac{C{H}_{3}COOH}{{H}_{2}{O}_{2}}$）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；
（3）反应需要温度，则需要温度计，为了较好的控制温度，需要水浴控温，故B用带温度计的水浴控温；
故答案为：B用带温度计的水浴控温；
（4）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Imol/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0.5 mol/L的Fe₂（SO₄）₃溶液（或c）和Imol/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：c e；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0.5 mol/L的Fe₂（SO₄）₃溶液（或c）和Imol/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）；
（5）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）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×0.1000mol/L×0.01320L=6.6×10^-4mol，故原样品中w（CH₃COOOH）=$\frac{6.6×1{0}^{-4}mol×\frac{100mL}{5mL}}{2mL×1{0}^{-3}}$=6.6mol/L；
故答案为：6.6mol/L．

点评 本题考查物质的制备、氧化还原反应滴定、实验原理的分析、实验方案设计多步反应关系的计算等，掌握实验仪器和实验方法是解题关键，注意计算，难度中等．