Question

12．過氧乙酸常用作氧化劑和滅菌劑．實驗室合成過氧乙酸并測定其含量的相關步驟如下：
實驗一：過氧化氮溶液的濃縮
連接好如圖所示的裝置，先打開恒溫水浴槽和水循環泵，當系統真空恒定后，用滴液漏斗向球形冷凝管中滴加30%H₂O₂溶液，H₂O₂溶液在球形冷凝管內汽化后被抽入蒸餾系統，得到質量分數約為68%的H₂O₂溶液．
（1）儀器A的名稱為圓底燒瓶；球形冷凝管的進水口為a（填字母）．
（2）恒溫水浴溫度不高于60℃的原因是防止H₂O₂分解．
實驗二：過氧乙酸的合成
其制備原理為：

向帶有攪拌裝置及溫度計的500mL三頸燒瓶中先加入16g冰醋酸，然后在攪拌條件下滴加90g68%的H₂O₂溶液，最后加入濃硫酸2mL，攪拌5h，靜置20h．
（3）用68%的H₂O₂溶液代替30%的H₂O₂溶液的目的是增大過氧化氫的濃度，有利于平衡向生成過氧乙酸的方向移動．
（4）充分攪拌的目的是使反應物充分接觸，提高原料利用率，濃硫酸的作用是作催化劑和吸水劑．
實驗三：過氧乙酸含量的測定
步驟1：稱取2.0g過氧乙酸樣品，配置成100mL溶液A，備用．
步驟2：在碘量瓶中加入5mLH₂SO₄和5mL溶液A，搖勻，用0.010mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定至溶液呈微紅色，除去其中的H₂O₂．
步驟3：向步驟2滴定后的溶液中再加入1.0KI（過量），搖勻，用蒸餾水沖洗瓶蓋及四周，加入2mL鉬酸銨作催化劑，搖勻，用淀粉作指示劑，再用0.050mol•L^-1的Na₂S₂O₃標準溶液滴定至藍色剛好褪去，消耗Na₂S₂O₃標準溶液的體積為20.00mL．
已知：CH₃COOOH+2H⁺+2I^-═I₂+CH₃COOH+H₂O
I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₄^2-
（5）步驟1配置溶液A需要的玻璃儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管．
（6）步驟2滴定反應的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O．
（7）原試樣中過氧乙酸的質量分數為38%．

Answer 1

分析 （1）儀器A為沒有支管的燒瓶名稱為圓底燒瓶，球形冷凝管的進水口為下進上出；
（2）高于60℃，過氧化氫受熱易分解；
（3）增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動；
（4）充分攪拌，能使反應物充分接觸，提高提高原料利用率，濃硫酸除起到催化劑的作用之外，還起到吸水劑的作用，有利于反應向正方向進行，提高產率；
（5）根據用2.0g過氧乙酸樣品，配制成100mL溶液步驟選用儀器，然后判斷還缺少儀器名稱；
（6）過氧化氫和高錳酸鉀在酸性條件下發生氧化還原反應，根據氧化還原反應：MnO₄^-+H₂O₂+H⁺-Mn²⁺+O₂↑+H₂O中化合價的升降配平方程式；
（7）根據已知方程式列出關系式：CH₃COOOH～I₂～2S₂O₃^2-，根據關系式求解5mL溶液A中含CH₃COOOH質量，據此計算原試樣中過氧乙酸的質量分數．

解答 解：（1）儀器A為沒有支管的燒瓶名稱為圓底燒瓶，球形冷凝管的進水應克服水的重力充滿冷凝管口，方向為下進上出，即從a口進，
故答案為：圓底燒瓶；a；
（2）恒溫水浴溫度不高于60℃，能加快30%H₂O₂溶液蒸發，同時防止過氧化氫因溫度過高，發生：2H₂O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：防止H₂O₂分解；
（3）合成過氧乙酸：CH₃COOH+H₂O₂$\stackrel{H+}{?}$CH₃COOOH+H₂O，該反應為可逆反應，增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動，用68%的H₂O₂溶液代替30%的H₂O₂溶液，可增大反應速率，同時有利于平衡向生成過氧乙酸的方向移動，
故答案為：增大過氧化氫的濃度，有利于平衡向生成過氧乙酸的方向移動；
（4）充分攪拌，能使反應物充分接觸，提高提高原料利用率，合成過氧乙酸：CH₃COOH+H₂O₂$\stackrel{H+}{?}$CH₃COOOH+H₂O，該反應為可逆反應，為提高反應物的產率，加入濃硫酸除起到催化劑的作用之外，還起到吸水劑的作用，有利于反應向正方向進行，提高產率，
故答案為：使反應物充分接觸，提高原料利用率；吸水劑；
（5）配制100mL過氧乙酸溶液，配制步驟為：計算、稱量（量�。�、溶解、轉移、洗滌、定容，稱量時用到儀器是天平、藥匙（量取時用到量筒），溶解時用到燒杯、玻璃棒，轉移溶液時用到玻璃棒、容量瓶，定容時用到膠頭滴管，其中屬于玻璃儀器的是玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、量筒、容量瓶，故還需要的玻璃儀器有100mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；
（6）過氧化氫和高錳酸根離子發生氧化還原反應：MnO₄^-+H₂O₂+H⁺-Mn²⁺+O₂↑+H₂O中，Mn的化合價從+7降低為+2價，降低了5價，O的化合價從-1價升高到了0價，兩個氧原子一共升高了2價，所以Mn元素的前邊系數是2，雙氧水的前邊系數是5，根據電荷守恒和原子守恒，得到反應為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
（7）根據已知方程式CH₃COOOH+2H⁺+2I^-═I₂+CH₃COOH+H₂O①，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₄^2-②，可得關系式：CH₃COOOH～I₂～2S₂O₃^2-，5mL溶液A中含CH₃COOOH，
CH₃COOOH～I₂～2S₂O₃^2-，
1              2
n（CH₃COOOH）    0.050mol•L^-1×20×10^-3L   
n（CH₃COOOH）=5×10^-4mol，
稱取2.0g過氧乙酸樣品，配制成100mL溶液A，100mL溶液A，n（CH₃COOOH）=5×10^-4mol×$\frac{100mL}{5mL}$=1×10^-2mol，原試樣中過氧乙酸的質量分數為$\frac{1×1{0}^{-2}mol×78g/mol}{2g}$×100%=38%，
故答案為：38%．

點評 本題以過氧乙酸為載體考查溶液的濃縮、物質的合成、含量的測定等，側重考查分析和計算能力，明確每一過程發生的反應是解本題關鍵，知道各種物質的性質，根據方程式進行計算即可，題目難度中等．