微項目-科學(xué)使用含氯消毒劑-運(yùn)用氧化還原反應(yīng)原理解決實(shí)際問題

微項目科學(xué)使用含氯消毒劑——運(yùn)用氧化還原反應(yīng)原理解決實(shí)際問題【課程標(biāo)準(zhǔn)要求】1.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.強(qiáng)化合理使用化學(xué)品的意識，科學(xué)使用含氯消毒劑。自主預(yù)習(xí)【常見的消毒劑】消毒劑名稱消毒原理或應(yīng)用醫(yī)用酒精酒精可以吸收細(xì)菌蛋白中的水分，使其脫水變性醫(yī)用雙氧水具有氧化性，可以把膿液、污物中的細(xì)菌氧化，從而殺死細(xì)菌，因而常用于皮膚、黏膜傷口的消毒碘酊是碘和碘化鉀的乙醇溶液，可用于皮膚消毒、口腔黏膜消毒等硫酸銅溶液可用于游泳池消毒“84”消毒液(有效成分為NaClO)是一種常見的含氯消毒劑，廣泛用于家庭、賓館、醫(yī)院、食品加工行業(yè)的消毒【微自測】1.新冠肺炎疫情暴發(fā)以來，消毒劑成為緊俏商品。下列常用的消毒劑中，消毒原理與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是()選項ABCD消毒劑雙氧水臭氧醫(yī)用酒精“84”消毒液答案C2.2020年伊始，新冠肺炎疫情肆虐。下列試劑不適合在車站、機(jī)場、商場等公共場所消毒的是()A.過氧乙酸 B.95%的酒精C.雙氧水 D.“84”消毒液答案B解析過氧乙酸具有很強(qiáng)的殺菌消毒能力，可用于車站、機(jī)場、商場等公共場所消毒，A不符合題意；95%酒精的濃度比75%大得多，消毒能力不強(qiáng)，且酒精不適合車站、機(jī)場、商場等公共場所消毒，B符合題意；雙氧水具有很強(qiáng)的消毒能力，可用于車站、機(jī)場、商場等公共場所消毒，C不符合題意；“84”消毒液可用于車站、機(jī)場、商場等公共場所消毒，D不符合題意。課堂探究項目活動1解讀84消毒液的產(chǎn)品說明1.資料：84消毒液的產(chǎn)品使用說明1.如原液接觸皮膚，立即用清水沖洗。2.本品易使有色衣物脫色，禁用于絲、毛、麻織物的消毒。3.置于避光、陰涼處保存。4.不得將本品與酸性產(chǎn)品(如潔廁類清潔產(chǎn)品)同時使用。2.預(yù)測性質(zhì)(1)從類別上看：NaClO為一種弱酸鹽(類比Na2CO3)，溶液呈堿性，能和較強(qiáng)酸生成HClO。(2)從價態(tài)上看：NaClO中的Cl元素為＋1價，有降低到－1價或0價的趨勢，有氧化性。(3)從使用說明看：NaClO有一定的漂白性。3.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)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)消毒液具有氧化性試管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溶液先變藍(lán)，滴2滴稀硫酸后快速褪色NaClO與稀硫酸反應(yīng)生成氧化性更強(qiáng)的HClO試管中產(chǎn)生黃綠色氣體，淀粉－KI試紙變藍(lán)NaClO和HCl反應(yīng)生成Cl2，NaClO表現(xiàn)氧化性1.“84”消毒液使用說明中的哪些注意事項可以用次氯酸鈉的性質(zhì)來解釋？提示“84”消毒液不能與皮膚接觸，不能用于鋼、鋁制品的消毒，不能用于有色棉、麻、毛等織物的消毒，不能與酸性產(chǎn)品同時使用，應(yīng)避光置于陰涼處保存。2.“84”消毒液為什么不能與潔廁劑(通常含有鹽酸)等酸性產(chǎn)品同時使用？提示次氯酸鈉與潔廁劑中的鹽酸反應(yīng)可產(chǎn)生有刺激性氣味的有毒氣體氯氣。3.資料表明“84”消毒液使用過程中起主要消毒作用的是次氯酸，你認(rèn)為次氯酸是怎樣產(chǎn)生的？提示次氯酸鈉與水和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成次氯酸而具有消毒的功能。4.保存“84”消毒液為什么要“密封避光”并放置在陰涼處？提示次氯酸鈉能與水和空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成的次氯酸見光受熱易分解，而使“84”消毒液失效。核心知識歸納1.NaClO的性質(zhì)(1)NaClO為弱酸鹽，能和較強(qiáng)酸生成HClO：2NaClO＋H2SO4=Na2SO4＋2HClO。(2)NaClO有強(qiáng)氧化性，能氧化某些還原性物質(zhì)。如KI、HCl等：NaClO＋2KI＋H2O=I2＋NaCl＋2KOH，NaClO＋2HCl(濃)=NaCl＋Cl2↑＋H2O。(3)NaClO溶液堿性較強(qiáng)，有腐蝕性。(4)NaClO有漂白性。2.次氯酸的性質(zhì)(1)弱酸性：比碳酸弱。NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3(2)氧化性：能與Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、I－等還原劑反應(yīng)。(3)不穩(wěn)定性：見光易分解：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(4)漂白性：次氯酸具有強(qiáng)氧化性，能將某些有色物質(zhì)氧化成無色物質(zhì)。3.“84”消毒液的失效過程N(yùn)aClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3，2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑4.常見含氯消毒劑課堂檢測1.在淀粉碘化鉀溶液中加入少量次氯酸鈉溶液，振蕩，溶液變藍(lán)。在上述溶液中加入足量的亞硫酸鈉溶液，藍(lán)色逐漸消失。下列說法錯誤的是()A.漂白粉溶液可使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)B.氧化性：ClO－＞SOeq\o\al(2－,4)＞I2C.向新制氯水中加入足量亞硫酸鈉溶液，氯水褪色D.ClO－與I－在堿性條件可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)答案B解析次氯酸鈉和漂白粉溶液都含有次氯酸根，次氯酸根和碘離子反應(yīng)生成碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍(lán)，故A說法正確；根據(jù)少量次氯酸鈉溶液能使淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)，得出氧化性ClO－>I2，再加入足量的亞硫酸鈉溶液，藍(lán)色逐漸消失，說明單質(zhì)碘和亞硫酸根反應(yīng)生成碘離子和硫酸根，得出氧化性I2>SOeq\o\al(2－,4)，因此氧化性ClO－>I2>SOeq\o\al(2－,4)，故B說法錯誤；Cl2的氧化性大于SOeq\o\al(2－,4)，因此向新制氯水中加入足量亞硫酸鈉溶液，氯水褪色，故C說法正確；次氯酸鈉溶液顯堿性，向淀粉碘化鉀溶液中加入少量次氯酸鈉溶液，溶液變藍(lán)，說明ClO－與I－在堿性條件可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故D說法正確。2.NaClO是84消毒液的有效成分。請回答下列問題。(1)NaClO中氯元素的化合價是________。(2)浸泡衣物時加入84消毒液，在空氣中放置一段時間漂白效果更好，結(jié)合離子方程式解釋原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若將84消毒液與潔廁靈(含鹽酸)混合使用，則會產(chǎn)生黃綠色的有毒氣體，其反應(yīng)的離子方程式____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)＋1(2)ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)，生成的次氯酸使漂白效果更好(3)Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O解析(1)設(shè)NaClO中氯元素的化合價為x，又鈉元素的化合價為＋1，氧元素的化合價為－2，則＋1＋x＋(－2)＝0，解得x＝＋1。(2)浸泡衣物時加入84消毒液，在空氣中放置一段時間漂白效果更好，這是由于空氣中含有CO2氣體，84消毒液中的NaClO與CO2、H2O反應(yīng)產(chǎn)生HClO和NaHCO3，溶液的漂白性增強(qiáng)，反應(yīng)的離子方程式為ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)。(3)若將84消毒液與潔廁靈(含鹽酸)混合使用，二者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生黃綠色的有毒氣體Cl2，其反應(yīng)的離子方程式是2H＋＋Cl－＋ClO－=Cl2↑＋H2O。項目活動2探究消毒劑的使用問題1.消毒劑使用問題呈現(xiàn)2016年巴西里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會期間，室外游泳池中的水變綠成為當(dāng)時的一大新聞。有關(guān)負(fù)責(zé)人說，池水變綠是藻類生長造成的。該泳池此前一直使用含氯消毒劑抑制藻類生長，這次事件中工作人員誤用了過氧化氫消毒劑。2.原因預(yù)測3.實(shí)驗(yàn)探究探究內(nèi)容：H2O2和NaClO反應(yīng)原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生氣泡，能使帶火星木條復(fù)燃H2O2對綠藻去除率的影響H2O2消毒液對綠藻去除率低結(jié)論：(1)H2O2和NaClO反應(yīng)，降低了NaClO的消毒效率。方程式：H2O2＋NaClO=H2O＋O2↑＋NaCl。(2)NaClO對綠藻的去除效果優(yōu)于H2O2。1.在探究H2O2和NaClO反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，怎樣證明NaClO發(fā)生了還原反應(yīng)？設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明。(試劑：H2O2溶液、NaClO溶液、稀HNO3、AgNO3溶液)提示：取NaClO溶液于試管中，向試管中加入足量的H2O2溶液，再向溶液中加入足量稀HNO3，最后滴入AgNO3，如有白色沉淀生成，則證明NaClO發(fā)生了還原反應(yīng)。2.過氧化氫溶液和84消毒液都可以做殺菌消毒劑，也可以漂白，若將兩者混合使用，還能起到殺菌、消毒效果嗎？提示：不能，二者混合會發(fā)生氧化還原反應(yīng)：NaClO＋H2O2=NaCl＋O2↑＋H2O，從而都失去殺菌消毒效果。3.在2003年的“非典”中，過氧乙酸是一種常用的環(huán)境消毒劑，過氧乙酸是一種高效、酸性消毒劑，有強(qiáng)氧化性，能和84消毒液混合使用嗎？提示：不能，過氧乙酸呈酸性，次氯酸鈉溶液呈堿性，若兩者混合，則會發(fā)生反應(yīng)而迅速失去消毒效果，故酸性消毒劑和堿性消毒劑也不能混合使用。核心知識歸納1.“池水變綠”原因2.消毒劑的使用誤區(qū)(1)“混用更保險”：使用消毒劑一定要科學(xué)，使用前一定要認(rèn)真了解各種消毒劑的成分及性質(zhì)，有針對性的選擇和使用，切不可混用，混用后有可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)或降低效果。(2)“越濃越保險”：消毒劑濃度并不是越濃效果越好，例如75%的酒精可以吸收細(xì)菌蛋白中的水分，使蛋白質(zhì)脫水變性，而純酒精或95%的酒精會使菌體表面形成保護(hù)膜，阻止乙醇分子進(jìn)一步滲入，影響殺菌效果，使其效果降低。(3)同一時期使用消毒劑“多樣化更高效”：如果同一時期頻繁使用多種消毒劑，有可能使消毒劑消毒效果大大降低，還可能產(chǎn)生意想不到的嚴(yán)重后果，如先用“84”消毒液消毒，再用潔廁靈消毒，就有可能產(chǎn)生嚴(yán)重污染空氣的氯氣。3.分析和解決與化學(xué)相關(guān)的實(shí)際問題的思路方法課堂檢測3.“新冠病毒”防疫期間，我們經(jīng)常使用“84”消毒液和醫(yī)用酒精殺菌消毒。下列說法錯誤的是()A.“84”消毒液的主要成分是NaClO，NaClO具有強(qiáng)氧化性，能殺滅細(xì)菌和病毒B.醫(yī)療上常用75%的乙醇溶液做消毒劑C.“84”消毒液和醫(yī)用酒精混合使用殺菌消毒效果更好D.由于“84”消毒液的腐蝕性和刺激性很強(qiáng)，使用時使用者必須先佩戴手套和口罩答案C解析“84”消毒液的主要成分是NaClO，NaClO具有強(qiáng)氧化性，能殺滅細(xì)菌和病毒，A說法正確；醫(yī)療上常用75%的乙醇溶液做消毒劑，B說法正確；“84”消毒液的主要成分為次氯酸鈉，次氯酸鈉會與乙醇發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生有毒氣體，因此二者不能混合使用，C說法錯誤；由于“84”消毒液的腐蝕性和刺激性很強(qiáng)，因此使用時使用者必須先戴手套和口罩，D說法正確。4.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HClO，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(diǎn)(至少寫兩點(diǎn))？___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)氯胺(NH2Cl)是一種長效緩釋有機(jī)氯消毒劑，有強(qiáng)氧化性，其殺菌能力是一般含氯消毒劑的4～5倍，氯胺中氯的化合價為________，氯胺的消毒原理是什么？___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)Cl2＋H2O=HClO＋H＋＋Cl－(2)次氯酸鹽穩(wěn)定性好，可長期保存，容易儲存、運(yùn)輸(3)＋1NH2Cl溶于水發(fā)生反應(yīng)：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO，反應(yīng)生成的HClO能殺菌消毒解析(1)氯氣與水反應(yīng)生成HClO和HCl，反應(yīng)的離子方程式為Cl2＋H2O=HClO＋H＋＋Cl－。(2)次氯酸不穩(wěn)定，易分解，而次氯酸鹽穩(wěn)定性好，可長期保存，容易儲存、運(yùn)輸。(3)NH2Cl中氮元素為－3價，Cl為＋1價，NH2Cl溶于水發(fā)生反應(yīng)：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO，反應(yīng)生成的HClO能殺菌消毒。課后檢測1.化學(xué)與生命健康密切相關(guān)，“84”消毒液(有效成分為NaClO)在抗擊新冠肺炎疫情中起到重要作用。下列說法錯誤的是()A.“84”消毒液為混合物B.“84”消毒液具有漂白性C.“84”消毒液可用于滅殺新型冠狀病毒D.“84”消毒液可以與“潔廁靈”(主要成分為鹽酸)混用答案D解析“84”消毒液的主要成分為NaClO，為混合物，A說法正確；“84”消毒液的有效成分是NaClO，NaClO與水和空氣中的CO2接觸生成的HClO具有漂白性，B說法正確；“84”消毒液中的NaClO具有殺菌消毒的能力，可用于滅殺新型冠狀病毒，C說法正確；若將“84”消毒液與“潔廁靈”混用，會發(fā)生反應(yīng)ClO－＋Cl－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，D說法錯誤。2.抗震救災(zāi)中要使用大量漂白粉和漂白液殺菌、消毒。下列說法中不正確的是()A.漂白粉開口放置于空氣中容易變質(zhì)B.氯水是比漂白粉、漂白液穩(wěn)定的漂白劑C.漂白液的有效成分是NaClOD.工業(yè)上是將氯氣通入石灰乳中制取漂白粉答案B解析漂白粉中的有效成分是次氯酸鈣，若將其開口放置于空氣中，次氯酸鈣會與空氣中的二氧化碳及水反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈣及次氯酸，導(dǎo)致其變質(zhì)，A說法正確；氯水中含有次氯酸，光照容易分解，因此它比漂白粉、漂白液的穩(wěn)定性差，B說法錯誤；漂白液是氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生的，其有效成分是NaClO，C說法正確；漂白粉的主要成分是氯化鈣、次氯酸鈣，將氯氣通入石灰乳中即可制取漂白粉，D說法正確。3.有一種廢水脫氮方法是向廢水中加入過量NaClO使NHeq\o\al(＋,4)完全轉(zhuǎn)化為N2，該反應(yīng)可表示為2NHeq\o\al(＋,4)＋3ClO－=N2↑＋3Cl－＋2H＋＋3H2O。下列說法不正確的是()A.反應(yīng)中氮元素被氧化，氯元素被還原B.還原性：NHeq\o\al(＋,4)>Cl－C.反應(yīng)中每生成1molN2轉(zhuǎn)移6mol電子D.經(jīng)此法處理過的廢水可以直接排放答案D解析反應(yīng)中氮元素的化合價升高，被氧化，氯元素的化合價降低，被還原，A正確；NHeq\o\al(＋,4)是還原劑，Cl－是還原產(chǎn)物，所以還原性：NHeq\o\al(＋,4)>Cl－，B正確；氮元素的化合價由－3升高到0，所以反應(yīng)中每生成1molN2轉(zhuǎn)移6mol電子，C正確；經(jīng)此法處理過的廢水中含有大量酸，會污染水體，影響水生生物的生存，所以不可以直接排放，D錯誤。4.消毒劑在生產(chǎn)生活中有極其重要的作用，開發(fā)具有廣譜、高效、低毒的殺菌劑和消毒劑是今后發(fā)展的趨勢。(1)Cl2、H2O2、ClO2(還原產(chǎn)物為Cl－)、O3(1molO3可轉(zhuǎn)化為1molO2和1molH2O)等物質(zhì)常被用作消毒劑。等物質(zhì)的量的上述物質(zhì)中，消毒效率最高的是________(填字母)。A.Cl2 B.H2O2 C.ClO2 D.O3(2)H2O2有時可作為礦業(yè)廢液消毒劑，有“綠色氧化劑”的美稱。如消除采礦業(yè)膠液中的氰化物(如KCN)，經(jīng)以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)：KCN＋H2O2＋H2O=A＋NH3↑，則生成物A的化學(xué)式為________，H2O2被稱為“綠色氧化劑”的原因是__________________________。(3)消毒劑亞氯酸鈉(NaClO2)在常溫與黑暗處可保存一年。亞氯酸不穩(wěn)定，可分解，反應(yīng)的離子方程式為HClO2→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O(未配平)。在該反應(yīng)中，當(dāng)有1molClO2生成時轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)約為________。(4)84消毒液(主要成分是NaClO)和潔廁靈(主要成分是鹽酸)不能