第2章微項(xiàng)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(wèn)題講義【新教材】魯科版

#/10微項(xiàng)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(wèn)題［項(xiàng)目目標(biāo)］1．能從物質(zhì)類別、元素化合價(jià)的角度預(yù)測(cè)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(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和出現(xiàn)的問(wèn)題。3．增強(qiáng)合理使用化學(xué)品的意識(shí)，科學(xué)使用含氯消毒劑。項(xiàng)目活動(dòng)1解讀84消毒液的產(chǎn)品說(shuō)明84消毒液的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)：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%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(xiàng).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(shí)使用。按1：150的比例用水稀釋，有效氯含量約為400mgl-1。飲食用具清洗后進(jìn)行浸泡消毒，20min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100mgl-1。果蔬清洗后進(jìn)行浸泡消毒，10min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250mgl-1。消毒時(shí)將織物全部浸沒(méi)在消毒液中，20min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6000mgl-1。將各類傳染病病原產(chǎn)品特點(diǎn)使用范圍及方法飲食用具消毒體污染物品浸沒(méi)在消毒液中，浸泡消毒60min。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400mgl-1。對(duì)各類需消毒的物體表面擦拭、浸泡、沖洗、噴灑消毒20min（噴灑量以噴濕為準(zhǔn)）。提出問(wèn)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(cè)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(jià)態(tài)上看NaClO中的氯為“+1”價(jià)，降低變?yōu)椤?”價(jià)或“一1”價(jià)而表現(xiàn)氧化性；從84消毒液的使用說(shuō)明看，NaClO還有一定的漂白性。［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)消毒液具有強(qiáng)氧化性a標(biāo)*港瀚/k石1加X(jué)M若試/液“晚2滴稀硫酸f3家液50稀擇1試管1溶液為紫色試管2溶液為藍(lán)色短時(shí)間內(nèi)無(wú)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(qiáng)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2mL消毒液和2mL淀粉碘化鉀溶液，再向消毒液中滴加少許稀鹽酸，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(jià)降低，表現(xiàn)氧化性［思考交流］1．稀釋或使用消毒液時(shí)，為什么要求相關(guān)人員必須帶手套？提示：因?yàn)?4消毒液具有堿性、強(qiáng)氧化性，所以會(huì)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(shí)需要將被消毒的物品浸泡一段時(shí)間來(lái)增強(qiáng)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、漂白效果更好。2NaClO+CO2+H2O===2HClO+Na2CO3o3．有些消毒液特別補(bǔ)充說(shuō)明：不可與酸性清潔劑如“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+Cl2t,Cl2有毒會(huì)污染環(huán)境。4．2016巴西里約熱內(nèi)盧奧運(yùn)會(huì)期間，游泳池因藻類瘋長(zhǎng)變綠了，原因是原來(lái)該泳池一直使用含氯消毒劑抑制藻類生長(zhǎng)，這次事件中錯(cuò)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(lái)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+O2t+H2O。［探究總結(jié)］1．次氯酸鈉2.常見(jiàn)含氯消毒劑實(shí)例：液飆、漂白桁.二弱化氫等， "―媵點(diǎn):見(jiàn)外但受熱、見(jiàn)光晶,一一消?毒劑/ -7e0組.前地 、 - A 親例］_8異循尿酸鈉\［有機(jī)含煽(~避毒葡J■也缺點(diǎn):相對(duì)樽定幽膽果粒慢3.次氯酸作為消毒劑、漂白劑的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)：次氯酸有較好的消毒、漂白作用。(2)缺點(diǎn)：HC1O在光照條件下易分解，2HClO=^%2HCl+O23不宜直接2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(shuō)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8000?10000mg?L-1。可用于各類家居用品、餐具、棉織衣物等的消毒，對(duì)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，置陰涼暗處保存。請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程：閱讀材料，根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)判斷問(wèn)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(hào))。A.強(qiáng)氧化性B.強(qiáng)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)Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O不是，消毒液中含有NaClO和NaCl(2)ADG(3)2NaClO＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2HClO、2HClO=====2HCl+O"2.某化學(xué)興趣小組在探究次氯酸鈉溶液的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：往過(guò)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(qǐng)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(cè)該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為Cl2；乙同學(xué)推測(cè)該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為 。(2)你認(rèn)為甲同學(xué)的推測(cè)是否正確？ (填“正確”或“不正確”)。請(qǐng)用簡(jiǎn)要的文字或離子方程式說(shuō)明理由 。根據(jù)乙同學(xué)的推測(cè)，上述反應(yīng)的離子方程式為 。(3)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證乙同學(xué)的推測(cè)(還原產(chǎn)物)是否正確。要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：步驟2：［解析］(1)往過(guò)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(jià)有降低的趨勢(shì)，降為0價(jià)產(chǎn)生氯氣或者是降為－1價(jià)，產(chǎn)生氯離子。(2)該反應(yīng)的還原產(chǎn)物不可能為Cl2，因?yàn)镕eSO4過(guò)量，在反應(yīng)中有剩余，而Cl2與Fe2+不能共存(2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+)，因此還原產(chǎn)物不可能為C12,亞鐵離子和次氯酸根在酸性環(huán)境下的反應(yīng)：2Fe2++C1O-+2H+===2Fe3++Cl-＋H2O。(3)如果檢驗(yàn)Cl-需用HNO3、AgNO3試劑檢驗(yàn)，但溶液中存在SO2-遇Ag+也會(huì)沉淀，故檢驗(yàn)Cl-時(shí)應(yīng)先除去SO4—。［答案］(1)Cl-(2)不正確因?yàn)镕eSO4過(guò)量，反應(yīng)中有剩余，而Cl2與Fe2+不能共存(2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+),因此還原產(chǎn)物不可能為Cl22Fe2++ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O(3)取上述反應(yīng)后的溶液少許于試管A中，滴加過(guò)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(cè)正確；若沒(méi)有白色沉淀生成，則乙同學(xué)的推測(cè)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(duì)人體健康有害的有機(jī)氯代物。(1)二氧化氯(。。2)是目前國(guó)際上公認(rèn)的第四代高效、無(wú)毒的廣譜消毒劑，它可由NaClO3在H2SO4存在下與Na2sO3反應(yīng)制得。請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式： 。(2)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)在常溫黑暗處可保存一年，亞氯酸不穩(wěn)定可分解，反應(yīng)的離子方程式：HClO2——ClO2t+H++Cl-+H2O(未配平)。當(dāng)1molHC1O2發(fā)生分解反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子個(gè)數(shù)是。(3)有效氯含量是含氯消毒劑的一個(gè)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］(1)由信息可知，NaClO3在H2SO4存在下與Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(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+Na,SOq+H2SO4===2ClO2t+2Na2SO4+H2O，離子方程式：2ClOT+SO2-+2H23 24 2 24 2 3 3＋===2ClO2t＋SO42-＋H2O。(2)由HClO2—"ClO2t+H++Cl-+H2O可知，反應(yīng)物中Cl元素的化合價(jià)既升高又降低，配平得到離子方程式：5HC1O2===4C1O2t+H++C1-+240,反應(yīng)中每5molHUO2分解電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量為4mol,當(dāng)有1molHCIO2分解時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)提XNa=0.8Na。(3)由Cl2+2HI===I2+2HQ、2C1O2+1OHI===2HC1+5I2+4H2O可知，均生成5molI2時(shí)需要氯氣、二氧化氯的物質(zhì)的量比為5：2,所以ClO2的有效氯含量為 X100%7263%。2X67.5［答案］(1)2CR+SO2-+2H+===2ClO2t+SO4-+H2O(2)0.8NA(3)263%項(xiàng)目活動(dòng)2探究消毒劑的使用問(wèn)題某游泳池一直使用含氯消毒劑抑制藻類生長(zhǎng)，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(jì)實(shí)驗(yàn)探究消毒劑在使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。［活動(dòng)探究］實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟：(1)向圖示裝置中依次加入次氯酸鈉溶液、少量雙氧水。 n工現(xiàn)象與結(jié)論：觀察到有較多氣泡冒出。 v二(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Ij口，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?，F(xiàn)象與結(jié)論：木條復(fù)燃，證明有氧氣生成。(3)向試管中繼續(xù)加入雙氧水至過(guò)量，再加入足量稀硝酸酸化，最后加入硝酸銀溶液，檢驗(yàn)C1-的存在。［思考交流］.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為什么要控制雙氧水的用量？提示：過(guò)量雙氧水久置也能緩慢分解生成氧氣。.為什么向試管繼續(xù)加入過(guò)量雙氧水？提示：加入過(guò)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HC1(C1-)會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)。［探究總結(jié)］分析和解決與化學(xué)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題的思路方法:［新知應(yīng)用］1.漂白粉在社會(huì)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中會(huì)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)===CaCl2+2Cl2t+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)由于酸性H2CO3>HC1O，所以Ca(ClO)2在空氣中易跟CO2、H2o反應(yīng)生成CaC()3和HC1O,HC1O見(jiàn)光易分解。(2)用含CaCO3的Ca(ClO)2跟濃鹽酸制取Cl2,Cl2中可能含有CO2.耳0、HC1等雜質(zhì)。［答案］(1)①Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCC>3!+2HC1O②2HQO^^=2HQ+O/(2)可能含有CO2、H2O>HC1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(duì)水殺菌消毒體系中起殺菌作用的主要是HC1O,生成HC1O的離子方程式為 ⑵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(xiě)兩點(diǎn))？(3)氯胺是一種長(zhǎng)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(jià)為，氯胺的消毒原理是什么？［解析］(1)氯氣與水