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_第1頁
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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)].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)。,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。.增強(qiáng)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%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400mg-L-1o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100mg-L-1o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。織物消毒按1:240的比例用水稀釋,有效氯含量約為250mg-L-1o消毒時將織物全部浸沒在消毒液中,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6000mg-L-1o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1/10體污染物品浸沒在消毒液中,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400mgLr。對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84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(qiáng)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(qiáng)的HClO2/10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中氯元素化合價降低,表現(xiàn)氧化性[思考交流].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消毒液具有堿懼強(qiáng)氧化性,所以會腐蝕人的皮膚。.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(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.漂白果更好。2NaClO+CO2+H2O===2HClO+Na2CO3o.有些消毒液特別補(bǔ)充說明: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+CJ2I,Cl2有毒會污染環(huán)境。.2016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+O2t+H2Oo[探究總結(jié)]1.次氨酸鈉3/102.2.常見含氯消毒劑賓佛:液翻、漂白船、二鈿化氯等[無機(jī)含短合制消衽劑

zl[無機(jī)含短合制消衽劑

zl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(jī)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.次氨酸作為消毒劑、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=====2HCl+O23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8000?10000mg-Lr??捎糜诟黝惣揖佑闷贰⒉途?、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,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(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) 。4/10僭案](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>光照2HClO=====HCl+O2t.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Cl2;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,降為0價產(chǎn)生氯氣或者是降為?1價,產(chǎn)生氯離子。⑵該反應(yīng)的還原產(chǎn)物不可能為Cl2,因為FeSO4過量,在反應(yīng)中有剩余,而此還原產(chǎn)物^可能為Cl2,Cl2與Fe2+不能共存(2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3此還原產(chǎn)物^可能為Cl2,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-5/10

++h2oo(3)如果檢驗Cl-需用HNO3、AgNO3試劑檢驗,但溶液中存在SOj-(3)如果檢驗Cl-需用HNO也會沉淀,故檢驗Cl-時應(yīng)先除去SOj-o僭案](1)Cl-(2)不正確因為FeSO4過量,反應(yīng)中有剩余,而C12與Fez+不能共存(2Fe2++C12===2CL+2Fe3+),因此還原產(chǎn)物不可能為C122Fez++C1O-+2H+===2F$++C1-+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(C1O2)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(jī)氯代物。(1)二氧化氯(。02)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)1mo1HC1O2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C12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C1O2的有效氯含量是 。[解析]⑴由信息可知,NaC1O3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:2NaC1O3+Na2sO3+H2sO4===2C102t+2Na2sO4+H2O,離子方程式:2C1O-+SO3-+2H+===2C1OJt+SO4-+H2Oo(2)由HC1O2—>C102t+H++C1-+H2O可知,反應(yīng)物中C1元素的化合價6/10

既升高又降低,配平得到離子方程式:5HClO2===4ClO2t+H++Cl-+2H2O,反應(yīng)中每5molHC1O2分解電子轉(zhuǎn)移總物質(zhì)的量為4mol,當(dāng)有1molHC1O2分解時,轉(zhuǎn)移的電子為解時,轉(zhuǎn)移的電子為4XNA=0.8NA。(3)由Cl2+2HI===L+2HCl.2clO2+10HI===2HCl+5I2+4H2O可知,均生成5molI2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含量為 X100%-263%.2X67.5[答案](1)2ClOs+SO3-+2H+===2ClO2t+SO2-+H2O(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。 口且現(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。7/10(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Cl詢存在。[思考交流].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。.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[^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:推側(cè)事件中推側(cè)事件中的現(xiàn)象或問題的引發(fā)原因,提出假設(shè)設(shè)計實驗驗證假設(shè),注意使實驗條件與真實情景保持一致.必要時設(shè)計控制變量的對比實驗思考對同一現(xiàn)象的解釋出?否存在其他1假設(shè);如存在.進(jìn)行必要的驗證[新知應(yīng)用].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(C1O)2+4HC1(濃)===CaCL+2C12t+2H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(C1O)2在空氣中易跟CO2.8/10H2O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等雜貳[答案](1)①CalClO>+COz+SOuuuCaCQl+2HClO光照一②2HClO=====2HCl+O"2(2)可能含有CO2、H2O、HCl等雜質(zhì).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 O(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)?O(3)氯胺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?O[解析](

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