Question

【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B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、__、fg、i(选填序号)，实验方案是__。

(6)碘量法取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，再加入10mL10%KI溶液和几滴淀粉溶液，摇匀，反应完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3标准液滴定至终点(反应方程式为2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，共消耗14.30mLNa2S2O3标准液。该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是__mol/L。(结果保留小数点后两位)

提示：CH3COOOH+2I-+2H+=I2+CH3COOH+H2O)

Answer 1

【答案】三颈瓶(或三颈烧瓶) a 对B仪器进行水浴加热 CH3COOH+H2O2CH3COOOH+H2O 1∶1 5 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0.5mol/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) 7.15

【解析】

根据仪器结构判断仪器名称，结合反应条件分析加热方式；结合题中信息，写出生成过氧乙酸的化学反应方程式；CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由这两个方程式，确定关系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，计算稀释后5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量，再计算原来的2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量，再根据物质的量浓度定义式计算。

(1)根据实验仪器结构分析可知，仪器B为三颈烧瓶，仪器C为冷凝管，作用是冷凝蒸汽，采用逆流冷凝，冷水从a口流入，故答案为：三颈瓶(或三颈烧瓶)；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+H2O2CH3COOOH+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0.5 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)，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。