Question

【題目】過氧乙酸（CH3COOOH）不僅在衛生醫療、食品消毒及漂白劑領域有廣泛應用，也應用于環境工程、精細化工等領域。實驗室利用醋酸（CH3COOH）與雙氧水（H2O2）共熱， 在固體酸的催化下制備過氧乙酸（CH3COOOH），其裝置如下圖所示。請回答下列問題：

實驗步驟：

I．先在反應瓶中加入冰醋酸、乙酸丁酯和固體酸催化劑，開通儀器1和8，溫度維持為55℃；

II．待真空度達到反應要求時，打開儀器3的活塞，逐滴滴入濃度為35％的雙氧水，再通入冷卻水；

Ⅲ．從儀器 5定期放出乙酸丁酯和水的混合物，待反應結束后分離反應器2中的混合物，得到粗產品。

（1）儀器 6的名稱是______，反應器 2中制備過氧乙酸（CH3COOOH）的化學反應方程式為_____。

（2）反應中維持冰醋酸過量，目的是提高_____；分離反應器 2中的混合物得到粗產品，分離的方法是_________。

（3）實驗中加入乙酸丁酯的主要作用是_________（選填字母序號）。

A 作為反應溶劑，提高反應速率

B 與固體酸一同作為催化劑使用，提高反應速率

C 與水形成沸點更低的混合物，利于水的蒸發，提高產率

D 增大油水分離器 5的液體量，便于實驗觀察

（4）從儀器 5定期放出乙酸丁酯和水的混合物，待觀察到___________（填現象）時，反應結束。

（5）粗產品中過氧乙酸（CH3COOOH）含量的測定：取一定體積的樣品 VmL，分成 6等份，用過量 KI溶液與過氧化物作用，以 0.1mol L－1的硫代硫酸鈉溶液滴定碘（I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－）；重復 3次，平均消耗量為 V1mL。再以 0．02mol L－1的酸 性高錳酸鉀溶液滴定樣品，重復 3次，平均消耗量為 V2mL。則樣品中的過氧乙酸的濃度為 ______mol L－1。

Answer 1

【答案】（蛇形）冷凝管 CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O 雙氧水的轉化率（利用率） 過濾 C 儀器5“油水分離器”水面高度不變

【解析】

(1)儀器6用于冷凝回流，名稱是（蛇形）冷凝管，反應器2中乙酸和雙氧水在固體催化劑加熱的條件下反應生成過氧乙酸，反應方程式為CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O，故答案為：（蛇形）冷凝管；CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O；

(2)反應中CH3COOOH過量，可以使反應持續正向進行，提高雙氧水的轉化率，反應器2中為過氧乙酸、為反應完的反應物及固體催化劑的混合物，可采用過濾的方法得到粗產品，故答案為：雙氧水的轉化率（利用率）；過濾；

(3)由于乙酸丁酯可與水形成沸點更低的混合物，利于水的蒸發，從而可以提高過氧乙酸的產率，因此C選項正確，故答案為：C；

(4)乙酸和雙氧水在固體催化劑加熱的條件下反應生成過氧乙酸和水，當儀器5中的水面高度不再發生改變時，即沒有H2O生成，反應已經結束，故答案為：儀器5“油水分離器”水面高度不變；

(5)已知I2＋2S2O32－=2I－＋S4O62－，由得失電子守恒、元素守恒可知：

雙氧水與高錳酸鉀反應，由得失電子守恒可知：

則樣品中含有n(CH3COOOH)=(0.05V1×10-3-0.05V2×10-3)mol，由公式可得，樣品中的過氧乙酸的濃度為，故答案為：。