新魯科版必修1第2章微項目科學(xué)使用含氯消毒劑-運用氧化還原反應(yīng)原理解決實際問題學(xué)案

微項目科學(xué)使用含氯消毒劑——運用氧化還原反應(yīng)原理解決實際問題學(xué)習(xí)任務(wù)一解讀84消毒液的產(chǎn)品說明84消毒液的產(chǎn)品說明書：產(chǎn)品特點本品是以次氯酸鈉為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。學(xué)習(xí)活動：探究84消毒液的主要成分NaCIO的化學(xué)性質(zhì).預(yù)測性質(zhì)：從類別上看，NaCIO是一種弱酸鹽,類比于Na2cCh,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NaCIO中的氯為“+1”價，降低變?yōu)椤?”價或"-價而表現(xiàn)氧化性；從84消毒液的使用說明看，NaCIO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消毒紅紙褪色消毒液具有漂白性答案：(l)2NaC103+4HC1(濃)=2。02T+Cl2t+2NaCI+2H2O(2)B(3)2NaClO2+Cl2=2NaCl+2C1O2.某實驗小組用如圖裝置制備家用消毒液，并探究其性質(zhì)。反應(yīng)停止后，取洗氣瓶中無色溶液5mL分別進(jìn)行了如下實驗：操作現(xiàn)象a.測溶液pH,并向其中滴加2滴酚猷pH=13,溶液父紅，5min后褪色b.向其中逐滴加入鹽酸溶液逐漸變成黃綠色(1)寫出利用上述裝置制備消毒液涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式：(2)查閱資料：酚酸的變色范圍為8.2?1(),且酚猷在強堿性溶液中紅色會褪去,為探究操作a中溶液褪色的原因，又補充了如下實驗：操作現(xiàn)象取NaOH溶液,向其中滴加2滴酚酸溶液斐紅，3()min后褪色獲得結(jié)論：此實驗小組制備的消毒液具有性。⑶該小組由操作b獲得結(jié)論：隨著溶液酸性的增強，此消毒液的穩(wěn)定性下降。①操作b中溶液變成黃綠色的原因：(用離子方程式表示)。②有人認(rèn)為由操作b獲得上述結(jié)論并不嚴(yán)謹(jǐn)。需要進(jìn)一步確認(rèn)此結(jié)論的實驗方案是O【解析】(2)酚酸在強堿性溶液中紅色會褪去，同樣體積和pH的氫氧化鈉溶液，滴加2滴酚酥,溶液變紅，30min后褪色,而消毒液,pH=13,滴加2滴酚酸,溶液變紅，5min后褪色，短時間即可褪色，說明此實驗小組制備的消毒液具有漂白性。(3)②該小組操作b中使用的鹽酸中有H+和C1-,向NaClO和NaCl的混合溶液中加入鹽酸，酸性增強同時CI-濃度也增大，因此無法判斷到底是酸性增強導(dǎo)致NaClO穩(wěn)定性下降還是Q-濃度增大導(dǎo)致的,故加的酸應(yīng)排除氯離子干擾，因此需向溶液中加入H2sO,，若溶液變?yōu)辄S綠色，則說明消毒液穩(wěn)定性下降，H+和溶液中的Q-、CIO?發(fā)生反應(yīng)生成氯氣。離子方程式為2H++QO-+Cl-=ci2t+H20e答案：⑴MnO2+4HCl(濃)4=MnCb+CbT+2H2。Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)5mL、pH=13漂白(3)①CIO-+C1-+2H+=Ci2T+H20②取洗氣瓶中溶液5mL,向其中逐滴加入稀H2sO,，觀察溶液是否逐漸變?yōu)辄S綠色

液于紅紙上用膠頭滴管滴一滴84消毒液于淀粉碘化鉀試紙上試紙變曲消毒液具有強氧化性2滴紫色石蕊試液/）\2滴稀硫酸B**S試管1試除2嚴(yán)管3蒸鐳水“84”消毒液（1：50稀糅）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)生成氧化性更強的HC1O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,迅速蓋上表面皿表回皿下方產(chǎn)生黃綠色氣體，淀粉KI溶液變藍(lán)NaClO和HC1作用產(chǎn)生了Cl2,NaClO中氯元素化合價降低,表現(xiàn)氧化性1.次氯酸鈉：.常見含氯消毒劑：.次氯酸作為消毒劑、漂白劑的優(yōu)缺點：⑴優(yōu)點：次氯酸有較好的消毒、漂白作用。⑵缺點：HC1O在光照條件下易分解，2HC1O迷腮2HC1+02：z不宜直接用作消毒劑、漂白劑?！镜淅可钪械暮芏辔镔|(zhì)不能混合使用，請利用所學(xué)知識回答下列問題：⑴已知84消毒液主要成分為次氯酸鈉和氯化鈉，“潔廁靈可以洗去馬桶中難以除去的“尿垢"請回答：①84消毒液顯性，“潔廁靈品（填“酸小堿或中,）性。②84消毒液能否和“潔廁靈”混合使用，請你結(jié)合離子方程式加以說明：o⑵84消毒液及雙氧水都是常見的消毒劑，若長期放置在空氣中，都容易變質(zhì)，用化學(xué)方程式表示它們變質(zhì)的原因?！窘馕觥?4消毒液的有效成分為次氯酸鈉，呈堿性，“潔廁靈哨勺主要成分為HC1,呈酸性，二者混合時能發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，故不能混合使用。次氯酸鈉露置于空氣中還能吸收空氣中的二氧化碳生成不穩(wěn)定的次氯酸而失效；雙氧水不穩(wěn)定，見光受熱都容易分解而失效。答案：（1）①堿酸②不能,84消毒液中的NaClO可以和“潔廁靈”中的酸性物質(zhì)發(fā)生如下反應(yīng)：CIO-+Cl-+2H+=Cl2t+H2O,去污效果降低，且。2有毒,吸入易使人中毒，故不能混合使用（2）2NaC10+CO2+H2O=Na2CO3+2HC1O2HC]0Jg§§_2HC1+02T2H2O2=2H2O+02T深化思考⑴稀釋或使用消毒液時，為什么要求相關(guān)人員必須戴手套？（關(guān)鍵能力——分析與推測）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。⑵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？（關(guān)鍵能力——理解與辨析）提示：NaClO與空氣中的CCh、H20作用生成HC1O,HC1O的消毒、漂白效果更好。2NaClO+C02+H2O=2HCIO+Na2co3。⑶有些消毒液特別補充說明：不可與酸性清潔劑如“潔廁劑”混合使用，為什么？（關(guān)鍵能力——理解與辨析）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=NaCI+H20+CbT,Cb有毒會污染環(huán)境。學(xué)習(xí)任務(wù)二探究消毒液的使用問題2016年巴西里約熱內(nèi)盧奧運會期間，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。針對上述事件，我們可以提出很多問題。例如：為什么泳池中原有的含氯消毒劑不起作用了？學(xué)習(xí)活動：設(shè)計實驗探究消毒劑在使用時應(yīng)注意的問題I.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。2.實驗步驟：⑴向圖示裝置中依次加入次氯酸鈉溶液、少量雙氧水?，F(xiàn)象與結(jié)論：觀察到有較多氣泡冒出。⑵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。⑶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CI-的存在。.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HC1(C1■)會干擾實驗。I.分析解釋實際問題——“池水變綠”的原因：.消毒劑的使用誤區(qū)：(1廣混用更保險”：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)，有針對性地選擇和使用，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廣越濃越保險"：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。⑶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?！镜淅浚?021.石城高一檢測游泳池中的水經(jīng)常要消毒殺鼠某化學(xué)興趣小組對游泳池中使用的消毒劑進(jìn)行了研究性學(xué)習(xí)。⑴氯氣是游泳池中水體消毒殺菌的常用消毒劑之一，請用離子方程式表示它能消毒殺菌的原因是O⑵游泳池也可使用漂白液（主要成分是次氯酸鈉）來進(jìn)行消毒殺菌。與氯氣相比較，請寫出使用漂白液的一個優(yōu)點：O⑶消毒劑二氧化氯已被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為A1級高效安全滅菌消毒劑。若消毒同一游泳池中的水，達(dá)到同樣的消毒效果，所需二氧化氯與氯氣的物質(zhì)的量之比為（單位物質(zhì)的量的物質(zhì)得到的電子數(shù)可以表示該物質(zhì)的消毒效率）。（4）用于游泳池消毒殺菌的消毒劑還有很多。下列物質(zhì)中，也可以用于游泳池殺菌消毒的有（填字母）。A.二氧化硫B.臭氧C.活性炭D.高鎰酸鉀【解析】⑴氯氣用于漂白、消毒是因為其能與水反應(yīng)生成具有強氧化性的次氯酸：Ch+H2O=H++C1-+HCIOo⑵次氯酸鈉比次氯酸更穩(wěn)定，便于使用、儲存和運輸?shù)取＃?）一個二氧化氯分子轉(zhuǎn)變成氯離子需要得到5個電子，一個氯氣分子轉(zhuǎn)變成氯離子需要得到2個電子，若消毒同一游泳池中的水，達(dá)到同樣的消毒效果，所需二氧化氯與氯氣的物質(zhì)的量之比為2:5。（4）二氧化硫、高鎰酸鉀對人的皮膚有傷害，活性炭有吸附作用，但無殺菌消毒功能。答案：(1)02+H2O=H++Cl-+HC10(2)次氨酸鈉更穩(wěn)定,便于使用、儲存和運輸?shù)娶?：5(4)B⑴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,為什么？(關(guān)鍵能力——理解與辨析)提示：由于酸性H2cCh>HC1O,所以Ca(ClO)2在空氣中易跟CO2xH2O反應(yīng)生成CaCCh和HC1O,HC1O見光易分解。Ca(CIO)2+CO2+H2O=CaCO3；+2HCIO2HC1O^^2HC1+O2T⑵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？(關(guān)鍵能力——分析與推測)提示：用含CaCO3的Ca(C10)2跟濃鹽酸制取Cl2,Cl2中可能含有CO2.H2O.HCI等雜質(zhì)。1.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FeSCU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。⑴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⑵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0⑶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FeS04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()價產(chǎn)生氯氣或者是降為-1價產(chǎn)生氯離子。(2)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Cl2與Fe2+不能共存(2Fe?++。2=2。-+2Fe3+),因此還原產(chǎn)物不可能為Cl2,亞鐵離子和次氯酸根在酸性環(huán)境下的反應(yīng)：2Fe2++C1O-+2H+=2Fe3++H2Oo⑶如果檢驗Cl-需用HNO3、AgNO3試劑檢驗，但溶液中存在so］遇Ag+也會沉淀,故檢驗C1-時應(yīng)先除去SO：-o答案：(1)C1-(2)不正確因為FeSCU過量，反應(yīng)中有剩余，而CL與Fe2+不能共存QFe?++02=2。-+2Fe3+),因此還原產(chǎn)物不可能為Cl22Fe2++CIO-+2H+=2Fe3++C1-+H20⑶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AgNOs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2.用氯氣對飲用水消毒，會使水中的有機物發(fā)生氯化，生成含氯化合物，而含氯化合物對人體有害，世界環(huán)保聯(lián)盟即將全面禁止這種消毒方法。建議采用具有強氧化性的高效消毒劑二氧化氯(CIO?)。二氧化氯極易爆炸，生產(chǎn)和使用時盡量用惰性氣體稀釋，避免光照、震動或加熱。⑴歐洲一些國家用氯酸鈉(NaCICh)氧化濃鹽酸來制取二氧化氯,同時有氯氣生成,且氯氣的體積為二氧化氯的一半,這一反應(yīng)的化學(xué)方程式是0⑵濃鹽酸在上述反應(yīng)中顯示出來的性質(zhì)是(填字母)。A.只有還原性B.還原性和酸