高三復(fù)習(xí)含氯消毒劑張穎課件

基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的高三化學(xué)教學(xué)——含氯消毒劑消毒效果的研究北京豐臺(tái)二中化學(xué)組張穎2016.12.1北京師范大學(xué)與北京豐臺(tái)二中合作項(xiàng)目促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力發(fā)展的教學(xué)改進(jìn)研究基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的高三化學(xué)教學(xué)北京豐臺(tái)二中化學(xué)組張穎2011液氯消毒液氯消毒有上百年的歷史，也是迄今為止最常用的方法原水液氯消毒液氯消毒有上百年的歷史，原水2液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素如何提高液氯消毒的效果？液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素如何提高液氯3反應(yīng)生成的HClO體積小,具有很強(qiáng)的穿透力,迅速穿過(guò)微生物的細(xì)胞膜進(jìn)入生物體內(nèi),破壞其多種酶系統(tǒng)，主要是磷酸葡萄糖去氫酶的巰基被破壞，使之失去活力而死亡。一般含巰基-SH物質(zhì)具有臭味，弱酸性、易被氧化。ClO-雖然也是具有殺菌能力的有效氯,但帶有負(fù)電,難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面,根據(jù)對(duì)大腸桿菌的實(shí)驗(yàn),次氯酸(HClO)的殺菌效率比次氯酸離子(ClO-)高約80倍。資料1：反應(yīng)生成的HClO體積小,具有很強(qiáng)的穿透力,迅速穿過(guò)微生4次氯酸是弱電解質(zhì),其離解程度取決于水溫和水的pH值。隨著pH值的增高,HClO、ClO-含量發(fā)生變化如下表：資料2：次氯酸是弱電解質(zhì),其離解程度取決于水溫和水的pH值。隨著5許多消毒劑在溫度低時(shí),反應(yīng)速度緩慢,影響消毒效果,甚至不能發(fā)揮消毒作用。通常溫度升高消毒速度會(huì)加快,藥物的滲透能力也會(huì)增強(qiáng),可顯著提高消毒效果,消毒所需要的時(shí)間也可以縮短。液氯消毒控制在溫度30℃左右。資料3：許多消毒劑在溫度低時(shí),反應(yīng)速度緩慢,影響消毒效果,甚至不能發(fā)6資料4：液氯消毒后的水，不能直接飲用，需要對(duì)余氯進(jìn)行檢測(cè)，如果余氯超標(biāo)，需用S02、Na2SO3或活性炭脫氯。但是，不能把所有Cl2全部去除，必須保證一定的余氯，防止出現(xiàn)細(xì)菌再繁殖，進(jìn)而維持水中的消毒效果。資料4：液氯消毒后的水，不能直接飲用，需要對(duì)余氯進(jìn)行檢測(cè)，如7從1974年發(fā)現(xiàn)氯消毒會(huì)產(chǎn)生具有致突變和致癌性的三氯甲烷,是原水中的一些天然有機(jī)物和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)產(chǎn)生。大量流行病學(xué)調(diào)查證明,長(zhǎng)期飲用氯消毒的水會(huì)增加人們得癌癥的危險(xiǎn)。資料5：從1974年發(fā)現(xiàn)氯消毒會(huì)產(chǎn)生具有致突變和致癌性的三氯甲烷,8二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色到橙色的氣體，易溶于水，溶解度是氯氣的5倍，具有很強(qiáng)的殺菌效果，消毒效果優(yōu)于氯，在消毒過(guò)程中受pH影響不大，且不會(huì)產(chǎn)生三氯甲烷致癌物。ClO2細(xì)菌無(wú)機(jī)物(Fe2+，Mn2+，CN-，S2-)有機(jī)物原水二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色到橙色的氣體，易溶于水，溶9ClO2細(xì)菌無(wú)機(jī)物(Fe2+，Mn2+，CN-，S2-)有機(jī)物原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒效果檢測(cè)消毒效果如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？ClO2細(xì)菌原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒10科研人員設(shè)計(jì)的方案：去除亞鐵效果實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L-1水樣10L(pH=7.0)加入試劑后的濃度分別為0,1.5,3,7和14(×10-5mol·L-1)測(cè)定Fe2+濃度Fe2+去除率=原水中Fe2+濃度—出水2中Fe2+濃度原水中Fe2+濃度X100%10min20min3min20min鄰菲羅啉遇Fe2+桔紅色科研人員設(shè)計(jì)的方案：去除亞鐵效果實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl21出水211ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L-1水樣10L(pH=7.0)加入試劑后的濃度分別為0,1.5,3,7和14(×10-5mol·L-1)測(cè)定Fe2+濃度Fe2+去除率=原水中Fe2+濃度—出水2中Fe2+濃度原水中Fe2+濃度X100%10min20min3min20min模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)結(jié)果ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L12實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.相同濃度的ClO2和Cl2

，ClO2對(duì)Fe2+的去除效果好于Cl22.相同F(xiàn)e2+去除率，所用的濃度ClO2大于Cl2

1、處理Fe2+，ClO2最終變?yōu)镃l-已知：2、常溫，

9×10-5mol·L-1Fe2+、Fe3+發(fā)生沉淀的pH范圍：ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.相同濃度的ClO2和Cl2，ClO2對(duì)F13解釋?zhuān)?/p>

ClO2去除Fe2+效果好于Cl25Fe2++ClO2+13H2O

=5Fe(OH)3

+Cl-+11H+2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-10e-～2CIO2～5Cl2ClO2與Fe2+反應(yīng)速率更快ClO2與Fe2+反應(yīng)程度更大，ClO2氧化性更強(qiáng)ClO2與Fe2+反應(yīng)更多反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)物的實(shí)際用量與理論用量解釋?zhuān)篊lO2去除Fe2+效果好于Cl25Fe2++C14模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度經(jīng)檢測(cè)，ClO2處理后含有Fe(OH)3Cl2處理后不含有Fe(OH)3模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.15模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度利于Fe2+的去除某水庫(kù)原水含有Fe2+，HCO3-，pH=7.5替換模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.16模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度經(jīng)檢測(cè)，F(xiàn)e2+去除率56%硫酸鋁ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.17消毒方面其他問(wèn)題細(xì)菌無(wú)機(jī)污染物（還原性微粒）有機(jī)物ClO2Cl2強(qiáng)氧化性HClO強(qiáng)氧化性Cl2取代替換困難：ClO2的制備問(wèn)題如何制備，如何穩(wěn)定？消毒方面其他問(wèn)題細(xì)菌ClO2Cl2強(qiáng)氧化性HClO強(qiáng)氧化性C18ClO2的制備問(wèn)題以NaClO3為原料制備ClO2你有哪些方法？依據(jù)氯氣的制備方法，分析：+5+4找還原劑：SO2、HCl、CH3OH、草酸、甲酸、N2H4、H2O2、NO2電解NaClO3溶液，用氮?dú)饣蚩諝鈱lO2鼓出ClO2的制備問(wèn)題以NaClO3為原料制備ClO2你有哪些方19討論：從原理的角度解釋原因HCO3-哪來(lái)的？大氣中CO2的溶解，巖石中CaCO3的溶解ClO2的通入到含有Fe2+和HCO3-溶液中如何反應(yīng)？ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+

Fe2+和HCO3-能否共存？可能雙水解，可能比較微弱（考慮濃度和程度）有氧化，有雙水解討論：從原理的角度解釋原因HCO3-哪來(lái)的？大氣中CO2的溶20液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素液氯消毒后飲用水的安全問(wèn)題液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素液氯消毒后飲21ClO2細(xì)菌無(wú)機(jī)物(Fe2+，Mn2+，CN-，S2-)有機(jī)物原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒效果檢測(cè)消毒效果如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？采用對(duì)比、變量控制的方式如何評(píng)價(jià)消毒效果的好壞?變量有哪些？如何控制變量？ClO2細(xì)菌原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒22基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的高三化學(xué)教學(xué)——含氯消毒劑消毒效果的研究北京豐臺(tái)二中化學(xué)組張穎2016.12.1北京師范大學(xué)與北京豐臺(tái)二中合作項(xiàng)目促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)與關(guān)鍵能力發(fā)展的教學(xué)改進(jìn)研究基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的高三化學(xué)教學(xué)北京豐臺(tái)二中化學(xué)組張穎20123液氯消毒液氯消毒有上百年的歷史，也是迄今為止最常用的方法原水液氯消毒液氯消毒有上百年的歷史，原水24液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素如何提高液氯消毒的效果？液氯(細(xì)菌)原水液氯消毒的原理影響液氯消毒的因素如何提高液氯25反應(yīng)生成的HClO體積小,具有很強(qiáng)的穿透力,迅速穿過(guò)微生物的細(xì)胞膜進(jìn)入生物體內(nèi),破壞其多種酶系統(tǒng)，主要是磷酸葡萄糖去氫酶的巰基被破壞，使之失去活力而死亡。一般含巰基-SH物質(zhì)具有臭味，弱酸性、易被氧化。ClO-雖然也是具有殺菌能力的有效氯,但帶有負(fù)電,難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面,根據(jù)對(duì)大腸桿菌的實(shí)驗(yàn),次氯酸(HClO)的殺菌效率比次氯酸離子(ClO-)高約80倍。資料1：反應(yīng)生成的HClO體積小,具有很強(qiáng)的穿透力,迅速穿過(guò)微生26次氯酸是弱電解質(zhì),其離解程度取決于水溫和水的pH值。隨著pH值的增高,HClO、ClO-含量發(fā)生變化如下表：資料2：次氯酸是弱電解質(zhì),其離解程度取決于水溫和水的pH值。隨著27許多消毒劑在溫度低時(shí),反應(yīng)速度緩慢,影響消毒效果,甚至不能發(fā)揮消毒作用。通常溫度升高消毒速度會(huì)加快,藥物的滲透能力也會(huì)增強(qiáng),可顯著提高消毒效果,消毒所需要的時(shí)間也可以縮短。液氯消毒控制在溫度30℃左右。資料3：許多消毒劑在溫度低時(shí),反應(yīng)速度緩慢,影響消毒效果,甚至不能發(fā)28資料4：液氯消毒后的水，不能直接飲用，需要對(duì)余氯進(jìn)行檢測(cè)，如果余氯超標(biāo)，需用S02、Na2SO3或活性炭脫氯。但是，不能把所有Cl2全部去除，必須保證一定的余氯，防止出現(xiàn)細(xì)菌再繁殖，進(jìn)而維持水中的消毒效果。資料4：液氯消毒后的水，不能直接飲用，需要對(duì)余氯進(jìn)行檢測(cè)，如29從1974年發(fā)現(xiàn)氯消毒會(huì)產(chǎn)生具有致突變和致癌性的三氯甲烷,是原水中的一些天然有機(jī)物和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)產(chǎn)生。大量流行病學(xué)調(diào)查證明,長(zhǎng)期飲用氯消毒的水會(huì)增加人們得癌癥的危險(xiǎn)。資料5：從1974年發(fā)現(xiàn)氯消毒會(huì)產(chǎn)生具有致突變和致癌性的三氯甲烷,30二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色到橙色的氣體，易溶于水，溶解度是氯氣的5倍，具有很強(qiáng)的殺菌效果，消毒效果優(yōu)于氯，在消毒過(guò)程中受pH影響不大，且不會(huì)產(chǎn)生三氯甲烷致癌物。ClO2細(xì)菌無(wú)機(jī)物(Fe2+，Mn2+，CN-，S2-)有機(jī)物原水二氧化氯(ClO2)是一種黃綠色到橙色的氣體，易溶于水，溶31ClO2細(xì)菌無(wú)機(jī)物(Fe2+，Mn2+，CN-，S2-)有機(jī)物原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒效果檢測(cè)消毒效果如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？ClO2細(xì)菌原水Cl2或?qū)嶒?yàn)?zāi)康模罕容^Cl2和ClO2的消毒32科研人員設(shè)計(jì)的方案：去除亞鐵效果實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L-1水樣10L(pH=7.0)加入試劑后的濃度分別為0,1.5,3,7和14(×10-5mol·L-1)測(cè)定Fe2+濃度Fe2+去除率=原水中Fe2+濃度—出水2中Fe2+濃度原水中Fe2+濃度X100%10min20min3min20min鄰菲羅啉遇Fe2+桔紅色科研人員設(shè)計(jì)的方案：去除亞鐵效果實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl21出水233ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L-1水樣10L(pH=7.0)加入試劑后的濃度分別為0,1.5,3,7和14(×10-5mol·L-1)測(cè)定Fe2+濃度Fe2+去除率=原水中Fe2+濃度—出水2中Fe2+濃度原水中Fe2+濃度X100%10min20min3min20min模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)結(jié)果ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+9×10-5mol·L34實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.相同濃度的ClO2和Cl2

，ClO2對(duì)Fe2+的去除效果好于Cl22.相同F(xiàn)e2+去除率，所用的濃度ClO2大于Cl2

1、處理Fe2+，ClO2最終變?yōu)镃l-已知：2、常溫，

9×10-5mol·L-1Fe2+、Fe3+發(fā)生沉淀的pH范圍：ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.相同濃度的ClO2和Cl2，ClO2對(duì)F35解釋?zhuān)?/p>

ClO2去除Fe2+效果好于Cl25Fe2++ClO2+13H2O

=5Fe(OH)3

+Cl-+11H+2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-10e-～2CIO2～5Cl2ClO2與Fe2+反應(yīng)速率更快ClO2與Fe2+反應(yīng)程度更大，ClO2氧化性更強(qiáng)ClO2與Fe2+反應(yīng)更多反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)物的實(shí)際用量與理論用量解釋?zhuān)篊lO2去除Fe2+效果好于Cl25Fe2++C36模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度經(jīng)檢測(cè)，ClO2處理后含有Fe(OH)3Cl2處理后不含有Fe(OH)3模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.37模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度利于Fe2+的去除某水庫(kù)原水含有Fe2+，HCO3-，pH=7.5替換模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.38模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.0mg·L-1水樣10L(pH=7.0)測(cè)定Fe2+濃度經(jīng)檢測(cè)，F(xiàn)e2+去除率56%硫酸鋁ClO2或Cl2濃度(×10-5mol·L-1)模擬去除亞鐵實(shí)驗(yàn)反思ClO2或Cl21出水2含F(xiàn)e2+5.39消毒方面其他問(wèn)題細(xì)菌無(wú)機(jī)污染物（還原性微粒）有機(jī)物ClO2Cl2強(qiáng)氧化性HClO