Question

【題目】過氧乙酸(CH3COOOH)是一種高效消毒劑，具有很強的氧化性和腐蝕性，它可由冰醋酸與過氧化氫在一定條件下制得；它可以迅速殺滅多種微生物，包括多種病毒(如：SARS病毒、禽流感病毒)、細菌、真菌及芽孢。下面是市售過氧乙酸商品標(biāo)簽：

有關(guān)資料：H2O2是極弱的電解質(zhì)，在酸性介質(zhì)中才能穩(wěn)定存在，是一種強氧化劑。過氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反應(yīng)生成過氧乙酸(CH3COOOH)。CH3COOOH容易放出氧原子，它與空氣中微生物機體作用，達到滅菌目的，是消毒液的主要成分。

(1)某研究性學(xué)習(xí)小組為了弄清配制過氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么？進行以下科學(xué)探究，請你完成下列相關(guān)內(nèi)容：

①提出假設(shè)：甲溶液的主要成分為_________，乙溶液的主要成分為_________。

②實驗驗證：取甲、乙兩種溶液少許，分別加入幾滴_________試液，若①中假設(shè)正確，則甲溶液的現(xiàn)象為_____________________，乙溶液的現(xiàn)象為__________。

(2)有關(guān)過氧乙酸的敘述正確的是_________ (填編號)

A.過氧乙酸與羥基乙酸(HOCH2COOH)互為同分異構(gòu)體

B.過氧乙酸與苯酚混合使用可增強消毒效果

C.過氧乙酸與乙酸屬于同系物

D.氧元素的化合價為-2價

(3)實驗室制備少量過氧乙酸，可由冰醋酸和過氧化氫在濃硫酸催化作用下制得，實驗裝置和步驟如下：

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℃至反應(yīng)結(jié)束。

③接入冷凝管和抽氣泵，在錐形瓶中收集得到產(chǎn)品。

請回答下列問題：

①儀器C的名稱是_______________；

②為更好地控制反應(yīng)溫度，應(yīng)采用方法是_________________；

③生成過氧乙酸的化學(xué)方程式為________________________________________；

④碘量法取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，再加入10mL 10%KI溶液和幾滴淀粉溶液，搖勻，反應(yīng)完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(反應(yīng)方程式為2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，共消耗14.30mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液。該樣品中過氧乙酸的物質(zhì)的量濃度是_____mol/L。（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）（提示：CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O）

Answer 1

【答案】甲H2O2、H2O、H2SO4 乙CH3COOH 、 H2O 石蕊 甲：溶液先變紅后褪色 乙：溶液由無色變?yōu)榧t色 A 冷凝管（或直形冷凝管） 水浴加熱 CH3COOH + H2O2→CH3COOOH + H2O 7.15

【解析】

（1）若假設(shè)甲溶液的有效成分是H2O2，則乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根據(jù)過氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反應(yīng)生成過氧乙酸(CH3COOOH)，H2O2是極弱的電解質(zhì)，在酸性介質(zhì)中才能穩(wěn)定存在，則H2SO4應(yīng)該在甲溶液中，另外兩種溶液中的水也是一種主要成分；兩溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊試液變紅，但是甲溶液中H2O2漂白作用的會使變紅的溶液褪色；

（2）結(jié)合選項對過氧乙酸(CH3COOOH)性質(zhì)判斷，

（3）①由儀器的結(jié)構(gòu)，可知C為直形冷凝管；

②控制B中混合液的溫度為20～30℃，應(yīng)采取水浴加熱；

③結(jié)合題中信息，寫出生成過氧乙酸的化學(xué)反應(yīng)方程式；

CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由這兩個方程式，確定關(guān)系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，計算稀釋后5.00mL溶液中過氧乙酸的物質(zhì)的量，再計算原來的2.00mL溶液中的過氧乙酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度定義式計算。

（1）若假設(shè)甲溶液的有效成分是H2O2，則乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根據(jù)過氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反應(yīng)生成過氧乙酸(CH3COOOH)，H2O2是極弱的電解質(zhì)，在酸性介質(zhì)中才能穩(wěn)定存在，則H2SO4應(yīng)該在甲溶液中，另外兩種溶液中的水更是一種主要成分；兩溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊試液變紅，但是甲溶液中H2O2漂白作用的會使變紅的溶液褪色；

（2）過氧乙酸與羥基乙酸(HOCH2COOH)的分子式都是C2H4O3，但結(jié)構(gòu)不同，故互為同分異構(gòu)體；過氧乙酸具有強氧化性，而苯酚易被氧化，兩者混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能增強消毒效果；過氧乙酸的分子結(jié)構(gòu)中存在過氧根而乙酸中沒有，兩者結(jié)構(gòu)不相似，不屬于同系物；過氧乙酸中的氧元素有+2價、+1價；

（3）①由儀器的結(jié)構(gòu)，可知C為直形冷凝管；

②控制B中混合液的溫度為20～30℃，應(yīng)采取水浴加熱，受熱均勻，便于控制溫度；

③乙酸與過氧化氫在濃硫酸、20～30℃條件下反應(yīng)生成過氧乙酸(CH3COOOH)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O ；

④CH3COOOH+2I+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由這兩個方程式，確定關(guān)系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，可知稀釋后的5.00mL溶液中過氧乙酸的物質(zhì)的量是：×0.0143L×0.1000mol/L，原來2.00mL溶液中的過氧乙酸的物質(zhì)的量是：×0.0143L×0.1000mol/L×=0.0143mol，該該樣品中過氧乙酸的物質(zhì)的量濃度是：=7.15 mol/L 。