魯科版高中化學(xué)必修一 微項目 科學(xué)使用含氯消毒劑 元素與物質(zhì)世界

微項目科學(xué)使用含氯消毒劑

本部分內(nèi)容講解結(jié)束微項目

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

知識鋪墊新知預(yù)習(xí)列舉生活中常見的消毒劑。(1)漂白粉;(2)84消毒液;(3)雙氧水;(4)二氧化氯。知識鋪墊新知預(yù)習(xí)1.84消毒液(1)有效成分:NaClO。有效氯含量5.1%~6.9%。(2)次氯酸鈉,從氧化還原反應(yīng)角度看,它屬于氧化劑,從物質(zhì)類別考慮它屬于鹽。與稀酸反應(yīng)生成次氯酸,如與水和空氣中的二氧化碳反應(yīng),用化學(xué)方程式表示為NaClO+CO2+H2O===NaHCO3+HClO。(3)84消毒液有腐蝕性。若不慎將84消毒液沾到皮膚上,應(yīng)立即用大量清水沖洗。2.其他含氯消毒劑(1)液氯:成分為Cl2。(2)二氧化氯:分子式為ClO2。(3)漂白粉:有效成分次氯酸鈣(填名稱)。(4)有機(jī)含氯消毒劑:二氯異氰尿酸鈉。知識鋪墊新知預(yù)習(xí)【微思考】分析含氯消毒劑NaClO2和無氯消毒劑K2FeO4,預(yù)測它們具有什么性質(zhì)?提示:根據(jù)次氯酸鈉的性質(zhì),可推知消毒劑NaClO2和K2FeO4應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性。探究隨堂檢測讀84消毒液,探究其性質(zhì)問題探究1.84消毒液的有效成分是次氯酸鈉,它可能具有什么性質(zhì)?提示:在NaClO中Cl元素的化合價為+1價,具有強(qiáng)氧化性;NaClO屬于鹽,也可以與稀酸反應(yīng)生成次氯酸。2.為什么NaClO不能與潔廁靈(含有鹽酸)等酸性產(chǎn)品同時使用?提示:一方面是因為NaClO具有強(qiáng)氧化性,與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成有毒的氯氣:NaClO+2HCl===NaCl+Cl2↑+H2O;另一方面是因為NaClO與酸發(fā)生反應(yīng)生成不穩(wěn)定的HClO,HClO見光易分解。探究隨堂檢測知識歸納探究次氯酸鈉的性質(zhì):實(shí)驗方案設(shè)計及實(shí)施探究隨堂檢測方法提煉1.預(yù)測和研究物質(zhì)的思路(1)研究物質(zhì)的性質(zhì)常用的基本方法有觀察、實(shí)驗、分類和比較。在觀察過程中,不僅要用感官去搜集信息,還要積極地進(jìn)行思考,及時存儲和處理所搜集的信息。觀察要有明確而具體的目的,要對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行分析和綜合。(2)如果預(yù)測某物質(zhì)具有氧化性,就需要尋找具有還原性的另一物質(zhì),通過實(shí)驗檢驗兩者能否發(fā)生氧化還原反應(yīng),以驗證預(yù)測。相應(yīng)地,如果預(yù)測某物質(zhì)具有還原性,就需要尋找具有氧化性的另一物質(zhì),通過實(shí)驗驗證預(yù)測。(3)如果預(yù)測某物質(zhì)是鹽,就需要根據(jù)相關(guān)鹽的性質(zhì)預(yù)測和判斷,通過實(shí)驗驗證預(yù)測。探究隨堂檢測2.分析和解決與化學(xué)相關(guān)的實(shí)際問題的思路方法(1)分析實(shí)際問題中涉及哪些物質(zhì),有多種可能時,可逐一研究,也可將物質(zhì)分類,選定代表物進(jìn)行研究。(2)預(yù)測選定的物質(zhì)具有什么性質(zhì)、可能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)。(3)推測事件中的現(xiàn)象或問題是由什么物質(zhì)和變化引發(fā)的,提出假設(shè)。(4)設(shè)計實(shí)驗驗證假設(shè),注意使實(shí)驗條件與真實(shí)情景保持一致,必要時設(shè)計控制變量的對比實(shí)驗。(5)思考對同一現(xiàn)象的解釋是否存在其他假設(shè),如存在時,進(jìn)行必要驗證。探究隨堂檢測典例分析例題從反應(yīng)NaClO+2HCl(濃)===NaCl+H2O+Cl2↑中可以看出,鹽酸具有的性質(zhì)是(

)①酸性②氧化性③還原性A.只有③ B.只有①C.①② D.①③答案:D解析:在題給反應(yīng)中有2

mol

HCl參加反應(yīng)時,只有一半(即1

mol)HCl被氧化生成Cl2,此時體現(xiàn)還原性,另一半HCl中氯元素化合價沒有變化,該部分HCl體現(xiàn)酸性,故選D。探究隨堂檢測對點(diǎn)訓(xùn)練1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)消毒效率最高的是

(填字母)。

A.Cl2 B.H2O2C.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”的理由是

。

探究隨堂檢測(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)和潔廁劑(主要成分是濃鹽酸)不能混用,原因是

(用離子方程式表示)。利用氯堿工業(yè)的產(chǎn)物可以生產(chǎn)84消毒液,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

答案:(1)C

(2)KHCO3

H2O2做氧化劑,其還原產(chǎn)物是H2O,沒有污染(3)6.02×1023

(4)ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O

Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O探究隨堂檢測解析:(1)1

mol

Cl2(發(fā)生的反應(yīng)為Cl2+H2O===HCl+HClO)、H2O2、ClO2、O3分別消毒時,轉(zhuǎn)移電子依次為2

mol、2

mol、5

mol、2

mol,則等物質(zhì)的量的上述物質(zhì)反應(yīng)時ClO2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)最多,消毒效率最高。(2)根據(jù)元素守恒原理,可知A為KHCO3。在反應(yīng)中,H2O2作氧化劑,其還原產(chǎn)物H2O沒有污染性。(3)題給反應(yīng)是氯元素化合價既升高又降低的反應(yīng),HClO2中+3價的氯元素一部分升高到ClO2中的+4價,一部分降低到-1價。當(dāng)有1

mol

ClO2生成時,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移1

mol電子,即轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)約為6.02×1023。(4)ClO-與濃鹽酸中的Cl-會發(fā)生反應(yīng)生成有毒的Cl2。氯堿工業(yè)的產(chǎn)物是NaOH、H2和Cl2,NaOH溶液和Cl2反應(yīng)可以得到含有NaClO的溶液。探究隨堂檢測對點(diǎn)訓(xùn)練2NaCN超標(biāo)的電鍍廢水可用兩段氧化法處理:①NaCN與NaClO反應(yīng),生成NaOCN和NaCl②NaOCN與NaClO反應(yīng),生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2完成下列填空:(1)第一次氧化時,化學(xué)方程式是

。

(2)寫出第二次氧化時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

。

(3)處理100m3含NaCN10.3mg·L-1的廢水,實(shí)際至少需NaClO

g(實(shí)際用量應(yīng)為理論值的4倍),才能使NaCN含量低于0.5mg·L-1,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

(4)(CN)2與Cl2的化學(xué)性質(zhì)相似。(CN)2與NaOH溶液反應(yīng)生成

、

和H2O。

探究隨堂檢測探究隨堂檢測1.ClO2是一種消毒殺菌效率高、二次污染小的水處理劑。實(shí)驗室中可通過以下反應(yīng)制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列說法中正確的是(

)A.KClO3在反應(yīng)中是還原劑B.1molKClO3參加反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下能得到22.4L氣體C.在反應(yīng)中H2C2O4既不是氧化劑也不是還原劑D.1molKClO3參加反應(yīng)有1mol電子轉(zhuǎn)移答案:D解析:根據(jù)題給化學(xué)方程式分析,KClO3中氯元素化合價降低,作氧化劑;1

mol

KClO3完全反應(yīng)生成1

mol

ClO2和1

mol

CO2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為44.8

L;H2C2O4中的碳元素化合價升高,做還原劑;1

mol

KClO3參加反應(yīng)時得到1

mol電子,即轉(zhuǎn)移1

mol

電子。探究隨堂檢測2.NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等。填寫下列空白。(1)NaClO2是ClO2通入NaOH和H2O2混合液中制得的,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為

,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為

。(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))

答案:(1)2∶1

2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2↑+2H2O

(2)1.57探究隨堂檢測解析:(1)根據(jù)題給信息,由ClO2生成NaClO2,Cl元素的化合價由+4價變?yōu)?3價,化合價降低,ClO2為氧化劑,則H2O2為還原劑,氧元素化合價升高生成氧氣,再由電子守恒得,反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶1,H2O2對應(yīng)的氧化產(chǎn)物是O2。反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO2+H2O2+2NaOH

===2NaClO2+

O2↑+2H2O。(2)由信息知,要求出每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl2的氧化能力,先求得1

g

NaClO2轉(zhuǎn)變?yōu)镃l-轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1÷90.5×4

mol,再設(shè)有x

g

Cl2變?yōu)镃l-的氧化能力與1

g

NaClO2的氧化能力相當(dāng),列方程得1÷90.5×4=x÷71×2,解得x≈1.57,即為有效氯含量。探究隨堂檢測3.ClO2是一種優(yōu)良的消毒劑,濃度過高時易發(fā)生分解,常將其制備成NaClO2固體以便運(yùn)輸和貯存。過氧化氫法制備NaClO2固體的實(shí)驗裝置如圖所示(提示:儀器A為三頸燒瓶)。探究隨堂檢測填寫下列空白。(1)儀器B的作用是

;冰水浴冷卻的目的是

(寫出兩種)。

(2)空氣流速過快或過慢,均降低NaClO2產(chǎn)率,試解釋其原因

。

(3)Cl-存在時會催化ClO2的生成。反應(yīng)開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸,ClO2的生成速率大大提高,并產(chǎn)生微量氯氣。該過程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成,將其補(bǔ)充完整。①

(用離子方程式表示)。

探究隨堂檢測答案:(1)防止倒吸減少H2O2的分解;降低NaClO2的溶解度;增加ClO2的溶解度(任寫兩種)(2)空氣流速過慢時,ClO2不能及時被氣流帶走,濃度過高導(dǎo)致分解;空氣流速過快時,ClO2