Question

9．過氧乙酸（    ）是一種常見消毒劑，具強氧化性，減壓蒸餾法制備過氧乙酸的步驟及裝置如圖：
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℃一段時間．
③接入冷凝管和抽氣泵，在錐形瓶中收集得到產(chǎn)品．
不同反應物比例，實驗測得生成過氧乙酸含量（%）隨時間的變化數(shù)據(jù)（見表），請回答相關問題：

反應物比例 CH3COOH/H2O2	反應時間（小時）
	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儀器中冷水流入口是a（填a或b），生成過氧乙酸的化學方程式是CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O．
（2）反應物最佳比例（$\frac{C{H}_{3}COOH}{{H}_{2}{O}_{2}}$）是1：1，反應所需時間約5（選填1、3、5、7）小時．
（3）為更好控制反應溫度，應增加的措施是B用帶溫度計的水浴控溫．
（4）請設計實驗比較Fe³⁺、Cu²⁺對過氧乙酸的催化效率．
可供選擇的試劑和器材有：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．計時器；g．測量氣體體積的針筒．
你選澤的試劑及器材是a、f、g（選填序號）實驗方案是試管連接針筒，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0.5mol/L的Fe₂（SO₄）₃溶液（或c）和Imol/L的CuSO₄溶液（或e），記錄相同時間產(chǎn)生氣體體積（或產(chǎn)生等體積氣體的時間）．
（5）產(chǎn)品含量測定．
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，加入10mL10%溶液和幾滴淀粉溶液，搖勻，用0.1000mol/L的Na₂S₂O₃標準液達到至終點（反應方程式為2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI），共消耗13.20mL，Na₂S₂O₃標準液．該樣品中過氧乙酸的物質(zhì)的量濃度是6.6mol/L．

Answer 1

分析 （1）儀器C為冷凝管，采用逆流冷凝；冰醋酸與過氧化氫在濃硫酸催化生成過氧乙酸；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)對比分析；
（3）控制反應溫度，需要溫度計和水浴加熱；
（4）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的生成氣體的時間快慢作比較．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Imol/L的CuSO₄溶液，據(jù)此分析；
（5）根據(jù)關系式：CH₃COOOH～I₂～2Na₂S₂O₃，據(jù)此計算稀釋后5mL反應中n（CH₃COOOH），進而計算原試樣中過氧乙酸的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）器C為冷凝管，作用是冷凝蒸汽，采用逆流冷凝，冷水從a口通入；冰醋酸與過氧化氫在濃硫酸催化生成過氧乙酸，反應為：CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O；
故答案為：a；CH₃COOH+H₂O₂$\frac{\underline{\;濃硫酸\;}}{\;}$CH₃COOOH+H₂O；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知（$\frac{C{H}_{3}COOH}{{H}_{2}{O}_{2}}$）為1：1時，相同的反應時間下生成過氧乙酸含量（%）較高；此時隨著反應時間的增加，產(chǎn)量增大，超過5小時，時間增加，產(chǎn)量增加的不多，故選擇5小時最佳；
故答案為：1：1；5；
（3）反應需要溫度，則需要溫度計，為了較好的控制溫度，需要水浴控溫，故B用帶溫度計的水浴控溫；
故答案為：B用帶溫度計的水浴控溫；
（4）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的生成氣體的時間快慢作比較．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Imol/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Imol/L的CuSO₄溶液（或e），記錄相同時間產(chǎn)生氣體體積（或產(chǎn)生等體積氣體的時間）；
故答案為：c e；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Imol/L的CuSO₄溶液（或e），記錄相同時間產(chǎn)生氣體體積（或產(chǎn)生等體積氣體的時間）；
（5）過氧乙酸氧化碘離子：CH₃COOOH+2H⁺+2I^-=I₂+CH₃COOH+H₂O，又2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，可以得關系式如下：CH₃COOOH～I₂～2Na₂S₂O₃，由關系式可知，n（CH₃COOOH）=$\frac{1}{2}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{2}$×0.1000mol/L×0.01320L=6.6×10^-4mol，故原樣品中w（CH₃COOOH）=$\frac{6.6×1{0}^{-4}mol×\frac{100mL}{5mL}}{2mL×1{0}^{-3}}$=6.6mol/L；
故答案為：6.6mol/L．

點評 本題考查物質(zhì)的制備、氧化還原反應滴定、實驗原理的分析、實驗方案設計多步反應關系的計算等，掌握實驗儀器和實驗方法是解題關鍵，注意計算，難度中等．