Question

过氧乙酸(CH₃COOOH)是一种高效消毒剂，具有很强的氧化性和腐蚀性，它可由冰醋酸与过氧化氢在一定条件下制得；它可以迅速杀灭多种微生物，包括多种病毒(如：SARS病毒、禽流感病毒)、细菌、真菌及芽孢。下面是市售过氧乙酸商品标签：

有关资料：H₂O₂是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，是一种强氧化剂。过氧乙酸消毒液是由H₂O₂、H₂O、CH₃COOH及少量H₂SO₄混合后，反应生成过氧乙酸(CH₃COOOH)。CH₃COOOH容易放出氧原子，它与空气中微生物机体作用，达到灭菌目的，是消毒液的主要成分。

(1)某研究性学习小组为了弄清配制过氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么？进行以下科学探究，请你完成下列相关内容：

①提出假设：甲溶液的主要成分为_________，乙溶液的主要成分为_________。

②实验验证：取甲、乙两种溶液少许，分别加入几滴_________试液，若①中假设正确，则甲溶液的现象为_____________________，乙溶液的现象为__________。

(2)有关过氧乙酸的叙述正确的是_________ (填编号)

A.过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH₂COOH)互为同分异构体

B.过氧乙酸与苯酚混合使用可增强消毒效果

C.过氧乙酸与乙酸属于同系物

D.氧元素的化合价为-2价

(3)实验室制备少量过氧乙酸，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C的名称是_______________；

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10mL 10%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14.30mL Na₂S₂O₃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

甲H2O2、H2O、H2SO4 乙CH3COOH 、 H2O 石蕊 甲：溶液先变红后褪色 乙：溶液由无色变为红色 A 冷凝管（或直形冷凝管） 水浴加热 CH3COOH + H2O2→CH3COOOH + H2O 7.15

【解析】

（1）若假设甲溶液的有效成分是H2O2，则乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)，H2O2是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，则H2SO4应该在甲溶液中，另外两种溶液中的水也是一种主要成分；两溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊试液变红，但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色；

（2）结合选项对过氧乙酸(CH3COOOH)性质判断，

（3）①由仪器的结构，可知C为直形冷凝管；

②控制B中混合液的温度为20～30℃，应采取水浴加热；

③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）若假设甲溶液的有效成分是H2O2，则乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)，H2O2是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，则H2SO4应该在甲溶液中，另外两种溶液中的水更是一种主要成分；两溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊试液变红，但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色；

（2）过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)的分子式都是C2H4O3，但结构不同，故互为同分异构体；过氧乙酸具有强氧化性，而苯酚易被氧化，两者混合发生氧化还原反应，不能增强消毒效果；过氧乙酸的分子结构中存在过氧根而乙酸中没有，两者结构不相似，不属于同系物；过氧乙酸中的氧元素有+2价、+1价；

（3）①由仪器的结构，可知C为直形冷凝管；

②控制B中混合液的温度为20～30℃，应采取水浴加热，受热均匀，便于控制温度；

③乙酸与过氧化氢在浓硫酸、20～30℃条件下反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)，反应的化学方程式为：CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O ；

④CH3COOOH+2I−+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由这两个方程式，确定关系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，可知稀释后的5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量是：×0.0143L×0.1000mol/L，原来2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量是：×0.0143L×0.1000mol/L×=0.0143mol，该该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是：=7.15 mol/L 。