微項目科學(xué)使用含氯消毒劑——運用氧化還原反應(yīng)原理解決實際問題講義【新教材】魯科版

1、微項目 科學(xué)使用含氯消毒劑運用氧化還原反應(yīng)原理解決實際問題項目目標(biāo)1能從物質(zhì)類別、元素化合價的角度預(yù)測含氯消毒劑有效成分的性質(zhì)。2利用氧化還原反應(yīng)分析并解釋消毒劑在使用過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和出現(xiàn)的 問題。3增強合理使用化學(xué)品的意識，科學(xué)使用含氯消毒劑。項目活動1 解讀84消毒液的產(chǎn)品說明84消毒液的產(chǎn)品說明書：本品是以次氯酸鈉主要成分的液體消 毒劑。有效氯含量為5.1%6.9%,可 殺滅腸道致病菌、化膿性球菌、致病性 酵母菌，并能滅活病毒。注意事項.外用消毒劑，須稀釋后使用，勿口 服。.如原液接觸皮膚，立即用清水沖洗。.本品不適用于鋼和鋁制品的消毒。.本品易使有色衣物脫色，禁用于絲、 毛、麻織物的

2、消毒。.置于避光、陰涼處保存。不得將本品與酸性產(chǎn)品（如潔廁類清 潔產(chǎn)品）同時使用。按1 ： 150的比例用水稀釋，有效氯含 量約為400 m歆L-1。飲食用具清洗后進(jìn) 行浸泡消毒,20 min后用生活飲用水將 殘留消毒劑沖凈。果蔬消毒按1：600的比例用水稀釋，有效氯含 量約為100 mL-1。果蔬清洗后進(jìn)行浸 泡消毒，10 min后用生活飲用水將殘留 消毒劑沖凈?？椢锵景? ： 240的比例用水稀釋，有效氯含 量約為250 m&L-1。消毒時將織物全部 浸沒在消毒液中，20 min后用生活飲用 水將殘留消毒劑沖凈。血液及黏液等液體污染物品的消毒按1 ： 10的比例用水稀釋，有效氯含量 約為

3、6000 mg-L-1。將各類傳染病病原產(chǎn)品特點使用范圍及方法飲食用具消毒體污染物品浸沒在消毒液中，浸泡消毒60 min。一般物體表面的消毒馬桶、水槽、瓷磚、地板的消毒，按1 ： 150的比例用水稀釋,有效氯含量約 為400 mgLr。對各類需消毒的物體表 面擦拭、浸泡、沖洗、噴灑消毒 20 min（噴灑量以噴濕為準(zhǔn)）。提出問題：84消毒液有什么化學(xué)性質(zhì)？包括溶液酸堿性、氧化性或還原性等。 預(yù)測性質(zhì)：從類別上看，NaClO是一種弱酸鹽，類比于Na2co3，其溶液應(yīng)呈堿性，而 且可以與其他酸反應(yīng)生成次氯酸；從價態(tài)上看NaClO中的氯為“ +1”價，降低 變?yōu)椤?”價或“一1”價而表現(xiàn)氧化性；從8

4、4消毒液的使用說明看，NaClO還 有一定的漂白性。實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論用膠頭滴管滴一滴84消毒液于 pH試紙上試紙先變藍(lán)后褪色消毒液具有堿性和 漂白性用膠頭滴管滴一滴84消毒液于 紅紙上紅紙褪色消毒液具有漂白性用膠頭滴管滴一滴84消毒液于 碘化鉀試紙上試紙變藍(lán)消毒液具有強氧化 性z浦石/ 1試管1試產(chǎn) 兼慵水蕊試液滴就硫酸f2試管3/明消毒液口： 5口稀釋）試管1溶液為 紫色試管2溶液為 藍(lán)色短時間內(nèi) 無明顯變化試管3溶液先NaClO與稀硫酸反 應(yīng)生成氧化性更強的 HClO變藍(lán),滴2滴稀 硫酸后快速褪 色在培養(yǎng)皿里分別加入2 mL消毒 液和2 mL淀粉碘化鉀溶液，再 向消毒液中滴加少

5、許稀鹽酸，迅 速蓋上表面皿。表面皿下方產(chǎn) 生黃綠色氣體, 淀粉KI溶液變 藍(lán)NaClO和HCl作用 產(chǎn)生了 Cl2, NaClO 中氯元素化合價降低，表現(xiàn)氧化性思考交流1稀釋或使用消毒液時，為什么要求相關(guān)人員必須帶手套？提示：因為84消毒液具有堿性、強氧化性，所以會腐蝕人的皮膚。2次氯酸鈉溶液本身有氧化性，可以消毒和漂白物品，為什么84消毒液使 用時需要將被消毒的物品浸泡一段時間來增強消毒或漂白效果？提示：NaClO與空氣中的CO2、H2O作用生成HClO , HClO的消毒、漂白果更好。2NaClO + CO2 + H2O=2HClO+Na2co3。3有些消毒液特別補充說明：不可與酸性清潔劑

6、如“潔廁劑”混合使用， 為什么？提示：潔廁劑主要成分為稀鹽酸，可與消毒液反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，NaClO 2HCl=NaCl+ H2O + CI2I , CI2 有毒會污染環(huán)境。42016巴西里約熱內(nèi)盧奧運會期間，游泳池因藻類瘋長變綠了，原因是原 來該泳池一直使用含氯消毒劑抑制藻類生長，這次事件中錯用了 H2O2消毒，為 什么泳池中兩種消毒劑均不起作用了？提示：加入H2O2后，因與原來含氯消毒劑發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，而使二者 均失效。以 NaClO 為例：NaClO + H2O2=NaCl+ 02 t + H2Oo探究總結(jié)1次氯酸鈉2常見含氯消毒劑賓佛：液翻、漂白船、二鈿化氯等合制消Eii劑無機含短z

7、l泗1期 LI優(yōu)果點：見敢快T但受熱、見光易 /I消斑劑n失效有機含狐 ，消毒劑,實例：二飆異保尿酸納，優(yōu)缺點：相對穩(wěn)定,但作用效果較慢3次氯酸作為消毒劑、漂白劑的優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：次氯酸有較好的消毒、漂白作用。光照(2)缺點：HC1O在光照條件下易分解，2HClO=HCl+O2 3不宜直接用作消毒劑、漂白劑。新知應(yīng)用.從某超市中查詢到某品牌消毒液包裝說明的部分內(nèi)容，摘錄如下：主要有效成分為次氯酸鈉，有效氯含量8 00010 000 mg-Lr?？捎糜诟黝?家居用品、餐具、棉織衣物等的消毒，對彩色織物可能有褪色作用。切勿用于絲 綢、毛、尼龍、皮革、油漆表面，勿用于鋁、銅、碳鋼制品。本品須密封，

8、置陰 涼暗處保存。請完成以下實驗探究過程：閱讀材料，根據(jù)學(xué)過的知識判斷問題(1)該消毒液是怎樣制取的 (用離子方程式表示 )？消毒液的成分中只有 NaClO 嗎？(2)該消毒液還具有的化學(xué)性質(zhì)是(填序號)。A.強氧化性B.強還原性C.不穩(wěn)定性D.漂白性E.弱酸性F.中 性G.堿性(3)從該消毒液的保存要求分析，導(dǎo)致其失效的主要原因是(用化學(xué)方程式表 示)。答案 (1)Cl22OH=ClOClH2O 不是，消毒液中含有 NaClO 和 NaCl(2)ADG(3)2NaClOCO2H2O=Na2CO32HClO、 光照2HClO=HCl+O2 t.某化學(xué)興趣小組在探究次氯酸鈉溶液的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)：往過

9、量FeSO4溶液 中滴入幾滴NaClO溶液，并加入適量硫酸， 溶液立即變黃。請你協(xié)助他們完 成該反應(yīng)還原產(chǎn)物的探究。(1)甲同學(xué)推測該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為CI2；乙同學(xué)推測該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為(2)你認(rèn)為甲同學(xué)的推測是否正確？ (填“正確”或“不正確”)。請用簡要的文字或離子方程式說明理由根據(jù)乙同學(xué)的推測，上述反應(yīng)的離子方程式為(3)請你設(shè)計一個實驗方案，驗證乙同學(xué)的推測(還原產(chǎn)物)是否正確。要求寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：實驗步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1:步驟2：解析(1)往過量FeSO4溶液中滴入幾滴NaClO溶液，并加入適量硫酸,亞鐵離子具有還原性，次氯酸鈉具有氧化性，氯元素的化合價有降低的趨勢

10、，降 為0價產(chǎn)生氯氣或者是降為1價，產(chǎn)生氯離子。該反應(yīng)的還原產(chǎn)物不可能為Cl?，因為FeSO4過量，在反應(yīng)中有剩余，而此還原產(chǎn)物可能為C2,C12 與 Fe2+不能共存(2Fe2+Cl2=2Cl-+2Fe3+),亞鐵離子和次氯酸根在酸性環(huán)境下的反應(yīng)：2Fe2+ClO-+ 2H+=2F$+ Cl -H2O。(3)如果檢驗Cl-需用HNO3、AgNO3試劑檢驗，但溶液中存在SO4-a Ag+也會沉淀，故檢驗Cl -時應(yīng)先除去SO?一。僭案(1)Cl- (2)不正確 因為FeSO4過量，反應(yīng)中有剩余，而C12與Fe? +不能共存(2Fe2+Cl2=2Cl+2Fe3+),因此還原產(chǎn)物不可能為Cl2 2

11、Fe?+ + ClO-+2H+=2F$+Cl-+H2O(3)取上述反應(yīng)后的溶液少許于試管A中,滴加過量Ba(NO3)2溶液,靜置 有 白色沉淀生成 取試管 A 中的上層清液于試管 B 中，滴幾滴稀硝酸和幾滴 AgNO3溶液 若有白色沉淀生成，則乙同學(xué)的推測正確；若沒有白色沉淀生成, 則乙同學(xué)的推測不正確.用廣譜高效的二氧化氯(ClO2)替代液氯進(jìn)行消毒，可避免產(chǎn)生對人體健 康有害的有機氯代物。(1)二氧化氯91。2)是目前國際上公認(rèn)的第四代高效、無毒的廣譜消毒劑，它 可由NaC1O3在H2SO4存在下與Na2SO3反應(yīng)制得。請寫出反應(yīng)的離子方程式：(2)漂白劑亞氯酸鈉(NaC1O2)在常溫黑暗

12、處可保存一年，亞氯酸不穩(wěn)定可分 解，反應(yīng)的離子方程式：HC1O2-C1OJ+H+C1-+H2O(未配平)。當(dāng)1 mol HC1O2發(fā)生分解反應(yīng)時，轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)是。(3)有效氯含量是含氯消毒劑的一個重要指標(biāo),有效氯含量的定義：從 HI 中氧化出相同量的I2所需Cl2的質(zhì)量與指定含氯消毒劑的質(zhì)量之比，常用百分?jǐn)?shù) 表示。則ClO2的有效氯含量是。解析由信息可知，NaClO3在H2SO4存在下與Na2SO3發(fā)生氧化還反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氯，硫酸鈉和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式： 2NaClO3 Na2SO3 + H2SO4=2ClC2 t + 2Na2SO4 + H2O，離子方程式：2ClO一 + SO

13、y-+ 2H+=2ClO2 t + SO4- + H2O。(2)由 HClO2C102 t +H+ +Cl- + H2O可知，反應(yīng)物中Cl元素的化合價既升高又降低，配平得到離子方程式：5HClO2=4ClO2 t +H+Cl-+ 2H2O , 反應(yīng)中每5 mol HC1O2分解電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量為4 mol，當(dāng)有1 mol HC1O2分解時，轉(zhuǎn)移的電子為4X NA = 0.8NA。(3油 Cl2 + 2HI=I2 + 2HCl、2C1O2 + 10HI=2HCl+ 5I2 + 4H2O 可知,均生成 5 mol I2時需要氯氣、二氧化氯的物質(zhì)的量比為5 ： 2，所以ClO2的有效氯5X71含量

14、為X100%-263%.2X67.5答案 (1)2ClO3SO232H=2ClO2tSO24H2O(2)0.8NA (3)263%項目活動2 探究消毒劑的使用問題某游泳池一直使用含氯消毒劑抑制藻類生長，誤加雙氧水后，泳池變綠，發(fā) 生這種變化的原理是什么？設(shè)計實驗探究消毒劑在使用時應(yīng)注意的問題。活動探究實驗用品：次氯酸鈉溶液，雙氧水，稀硝酸，硝酸銀溶液，火柴，試管，導(dǎo)管，膠頭滴 管。實驗步驟：(1)向圖示裝置中依次加入次氯酸鈉溶液、少量雙氧水?？谇椰F(xiàn)象與結(jié)論：觀察到有較多氣泡冒出。“一(2)探究生成的氣體是否為氧氣。用帶火星的火柴棒靠近導(dǎo)氣管口，觀察實驗現(xiàn)象?，F(xiàn)象與結(jié)論：木條復(fù)燃，證明有氧氣生成

15、。(3)向試管中繼續(xù)加入雙氧水至過量，再加入足量稀硝酸酸化，最后加入硝酸銀溶液，檢驗C1H的存在。思考交流1實驗過程中為什么要控制雙氧水的用量？提示：過量雙氧水久置也能緩慢分解生成氧氣。2為什么向試管繼續(xù)加入過量雙氧水？提示：加入過量雙氧水，目的是將次氯酸鈉全部還原，防止加入硝酸后生成HC1O，次氯酸分解生成HCl(Cl-)會干擾實探究總結(jié)分析和解決與化學(xué)相關(guān)的實際問題的思路方法：新知應(yīng)用1漂白粉在社會生活、工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。漂白粉除了具有漂白作用外，還能殺菌、消毒。(1)近年，世界各地自然災(zāi)害頻發(fā)，災(zāi)區(qū)人們的飲用水，必須用漂白粉等藥 品消毒后才能飲用，以防傳染病的發(fā)生，但瓶裝漂白粉久置空氣

16、中會呈稀糊粥狀 而失效。試用化學(xué)方程式表示漂白粉在空氣中易失效的原因。(2)已知濃鹽酸和次氯酸鈣能發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(ClO)2+4HCl(濃)=Caq+2Cl2 t+2H2O用貯存很久的漂白粉與濃鹽酸制得的氯氣中，可能含有哪些雜質(zhì)氣體？解析(1油于酸性H2CO3 HC1O，所以Ca(ClO)2在空氣中易跟CO2、H2O反應(yīng)生成CaCO3和HClO , HClO見光易分解。(2)用含CaCO3的Ca(ClO)2跟濃鹽酸制取02,口2中可能含有CO2、H2O、HCl等雜質(zhì)。答案(1)Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3 I+2HC1O光照 2HClO=2HCl+O2(2)可能含有CO2、H2O、HCl等雜質(zhì)2氯系消毒劑是目前使用最廣泛的一類消毒劑，在生產(chǎn)生活中有著重要的 應(yīng)用。主要有氯氣、次氯酸、次氯酸鹽、亞氯酸鈉、二氧化氯以及氯胺等。(1)氯氣對水殺菌消毒體系中起殺菌作用的主要是HC1O,生成HClO的離 子方程式為。(2)與次氯酸相比，用次氯酸鹽作消毒劑有哪些優(yōu)點(至少寫兩點)？。(3)氯胺是一種長效緩釋有機氯消毒劑，有強氧化性，其殺菌能力是一般含 氯消毒劑的45倍，氯胺中氯的化合價為，氯胺的消毒原理是什么？。