1、微项目 科学使用含氯消毒剂运用氧化还原反应原理解决实际问题概念认知自主学习学习任务一解读 84 消毒液的产品说明 84 消毒液的产品说明书：产品特点本品是以次氯酸钠为主要成分的液体消毒剂。有效氯含量为 5.1%6.9%，可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌、致病性酵母菌，并能灭活病毒。学习活动：探究 84 消毒液的主要成分 NaClO 的化学性质1预测性质：从类别上看，NaClO 是一种弱酸盐，类比于 Na2CO3，其溶液应呈碱性，而且可以与其他酸反应生成次氯酸；从价态上看 NaClO 中的氯为“1”价，降低变为“0”价或“1”价而表现氧化性；从 84 消毒液的使用说明看，NaClO 还有一定的漂白性
2、。2实验探究：实验操作实验现象结论用胶头滴管滴一滴84消毒液于pH试纸上试纸先变蓝后褪色消毒液具有_和_用胶头滴管滴一滴84消毒液于红纸上红纸褪色消毒液具有_用胶头滴管滴一滴84消毒液于淀粉碘化钾试纸上试纸变蓝消毒液具有_碱性漂白性漂白性强氧化性实验操作实验现象结论试管 1 溶液为紫色试管 2 溶液为蓝色短时间内无明显变化试管 3 溶液先变蓝，滴 2 滴稀硫酸后快速褪色NaClO 与稀硫酸反应生成氧化性更强的_HClO实验操作实验现象结论在培养皿里分别加入2 mL消毒液和2 mL 淀粉碘化钾溶液，再向消毒液中滴加少许稀盐酸，迅速盖上表面皿表面皿下方产生_色气体，淀粉KI溶液_NaClO和HCl
3、作用产生了Cl2，NaClO中氯元素化合价降低，表现_黄绿变蓝氧化性1次氯酸钠：2常见含氯消毒剂：3次氯酸作为消毒剂、漂白剂的优缺点：(1)优点：次氯酸有较好的消毒、漂白作用。(2)缺点：HClO 在光照条件下易分解，2HClO=光照 2HClO2，不宜直接用作消毒剂、漂白剂。【典例】生活中的很多物质不能混合使用，请利用所学知识回答下列问题：(1)已知 84 消毒液主要成分为次氯酸钠和氯化钠，“洁厕灵”可以洗去马桶中难以除去的“尿垢”，请回答：84 消毒液显_性，“洁厕灵”显_(填“酸”“碱”或“中”)性。84消 毒 液 能 否 和“洁 厕 灵”混 合 使 用，请 你 结 合 离 子 方 程
4、式 加 以 说 明：_。(2)84 消毒液及双氧水都是常见的消毒剂，若长期放置在空气中，都容易变质，用化学方程式表示它们变质的原因_、_、_。【解析】84 消毒液的有效成分为次氯酸钠，呈碱性，“洁厕灵”的主要成分为 HCl，呈酸性，二者混合时能发生氧化还原反应产生氯气，故不能混合使用。次氯酸钠露置于空气中还能吸收空气中的二氧化碳生成不稳定的次氯酸而失效；双氧水不稳定，见光受热都容易分解而失效。答案：(1)碱 酸 不能，84 消毒液中的 NaClO 可以和“洁厕灵”中的酸性物质发生如下反应：ClOCl2H=Cl2H2O，去污效果降低，且 Cl2 有毒，吸入易使人中毒，故不能混合使用(2)2NaC
5、lOCO2H2O=Na2CO32HClO 2HClO=光照2HClO2 2H2O2=2H2OO2(1)稀释或使用消毒液时，为什么要求相关人员必须戴手套？(关键能力分析与推测)提示：因为 84 消毒液具有碱性、强氧化性，所以会腐蚀人的皮肤。(2)次氯酸钠溶液本身有氧化性，可以消毒和漂白物品，为什么 84 消毒液使用时需要将被消毒的物品浸泡一段时间来增强消毒或漂白效果？(关键能力理解与辨析)提示：NaClO 与空气中的 CO2、H2O 作用生成 HClO，HClO 的消毒、漂白效果更好。2NaClOCO2H2O=2HClONa2CO3。(3)有些消毒液特别补充说明：不可与酸性清洁剂如“洁厕剂”混合
6、使用，为什么？(关键能力理解与辨析)提示：洁厕剂主要成分为稀盐酸，可与消毒液反应产生 Cl2，NaClO2HCl=NaClH2OCl2，Cl2 有毒会污染环境。学习任务二探究消毒液的使用问题 2016 年巴西里约热内卢奥运会期间，室外游泳池中的水变绿成为当时的一大新闻。有关负责人说，池水变绿是藻类生长造成的。该泳池此前一直使用含氯消毒剂抑制藻类生长，这次事件中工作人员误用了过氧化氢消毒剂。针对上述事件，我们可以提出很多问题。例如：为什么泳池中原有的含氯消毒剂不起作用了？学习活动：设计实验探究消毒剂在使用时应注意的问题1实验用品：次氯酸钠溶液，双氧水，稀硝酸，硝酸银溶液，火柴，试管，导管，胶头滴
7、管。2.实验步骤：(1)向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量双氧水。现象与结论：观察到有较多气泡冒出。(2)探究生成的气体是否为氧气。用带火星的火柴棒靠近导气管口，观察实验现象。现象与结论：木条复燃，证明有氧气生成。(3)向试管中继续加入双氧水至过量，再加入足量稀硝酸酸化，最后加入硝酸银溶液，检验 Cl的存在。1实验过程中为什么要控制双氧水的用量？提示：过量双氧水久置也能缓慢分解生成氧气。2为什么向试管继续加入过量双氧水？提示：加入过量双氧水，目的是将次氯酸钠全部还原，防止加入硝酸后生成 HClO，次氯酸分解生成 HCl(Cl)会干扰实验。1分析解释实际问题“池水变绿”的原因：2消毒剂的使用
8、误区：(1)“混用更保险”：使用消毒剂一定要科学，使用前一定要认真了解各种消毒剂的成分及性质，有针对性地选择和使用，切不可混用，混用后有可能产生有毒物质或降低效果。(2)“越浓越保险”：消毒剂浓度并不是越浓效果越好，例如 75%的酒精可以吸收细菌蛋白中的水分，使蛋白质脱水变性，而纯酒精或 95%的酒精会使菌体表面形成保护膜，阻止乙醇分子进一步渗入，影响杀菌效果，使其效果降低。(3)同一时期使用消毒剂“多样化更高效”：如果同一时期频繁使用多种消毒剂，有可能使消毒剂消毒效果大大降低，还可能产生意想不到的严重后果，如先用 84消毒液消毒，再用洁厕灵消毒，就有可能产生严重污染空气的氯气。【典例】(20
9、21石城高一检测)游泳池中的水经常要消毒杀菌。某化学兴趣小组对游泳池中使用的消毒剂进行了研究性学习。(1)氯气是游泳池中水体消毒杀菌的常用消毒剂之一，请用离子方程式表示它能消毒杀菌的原因是_。(2)游泳池也可使用漂白液(主要成分是次氯酸钠)来进行消毒杀菌。与氯气相比较，请写出使用漂白液的一个优点：_。(3)消毒剂二氧化氯已被世界卫生组织(WHO)列为 A1 级高效安全灭菌消毒剂。若消毒同一游泳池中的水，达到同样的消毒效果，所需二氧化氯与氯气的物质的量之比为_(单位物质的量的物质得到的电子数可以表示该物质的消毒效率)。(4)用于游泳池消毒杀菌的消毒剂还有很多。下列物质中，也可以用于游泳池杀菌消毒
10、的有_(填字母)。A二氧化硫 B臭氧 C活性炭 D高锰酸钾【解析】(1)氯气用于漂白、消毒是因为其能与水反应生成具有强氧化性的次氯酸：Cl2H2O=HClHClO。(2)次氯酸钠比次氯酸更稳定，便于使用、储存和运输等。(3)一个二氧化氯分子转变成氯离子需要得到 5 个电子，一个氯气分子转变成氯离子需要得到 2 个电子，若消毒同一游泳池中的水，达到同样的消毒效果，所需二氧化氯与氯气的物质的量之比为 25。(4)二氧化硫、高锰酸钾对人的皮肤有伤害，活性炭有吸附作用，但无杀菌消毒功能。答案：(1)Cl2H2O=HClHClO(2)次氯酸钠更稳定，便于使用、储存和运输等(3)25(4)B(1)近年，世
11、界各地自然灾害频发，灾区人们的饮用水，必须用漂白粉等药品消毒后才能饮用，以防传染病的发生，但瓶装漂白粉久置空气中会呈稀糊粥状而失效，为什么？(关键能力理解与辨析)提示：由于酸性 H2CO3HClO，所以 Ca(ClO)2 在空气中易跟 CO2、H2O 反应生成CaCO3 和 HClO，HClO 见光易分解。Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO2HClO=光照 2HClO2(2)用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中，可能含有哪些杂质气体？(关键能力分析与推测)提示：用含 CaCO3 的 Ca(ClO)2 跟浓盐酸制取 Cl2，Cl2 中可能含有 CO2、H2O、HCl等杂质。1某
12、化学兴趣小组在探究次氯酸钠溶液的性质时发现：往过量 FeSO4 溶液中滴入几滴 NaClO 溶液，并加入适量硫酸，溶液立即变黄。请你协助他们完成该反应还原产物的探究。(1)甲同学推测该反应的还原产物为 Cl2；乙同学推测该反应的还原产物为_。(2)你认为甲同学的推测是否正确？_(填“正确”或“不正确”)。请用简要的文字或离子方程式说明理由_。根据乙同学的推测，上述反应的离子方程式为_。(3)请你设计一个实验方案，验证乙同学的推测(还原产物)是否正确。要求写出实验步骤、预期现象和结论：实验步骤预期现象和结论步骤1步骤2【解析】(1)往过量 FeSO4 溶液中滴入几滴 NaClO 溶液，并加入适量
13、硫酸，亚铁离子具有还原性，次氯酸钠具有氧化性，氯元素的化合价有降低的趋势，降为 0 价产生氯气或者是降为1 价产生氯离子。(2)该反应的还原产物不可能为 Cl2，因为 FeSO4 过量，在反应中有剩余，而 Cl2 与Fe2不能共存(2Fe2Cl2=2Cl2Fe3)，因此还原产物不可能为 Cl2，亚铁离子和次氯酸根在酸性环境下的反应：2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O。(3)如果检验 Cl需用 HNO3、AgNO3 试剂检验，但溶液中存在 SO24遇 Ag也会沉淀，故检验Cl时应先除去 SO24。答案：(1)Cl(2)不正确 因为 FeSO4 过量，反应中有剩余，而 Cl2 与 Fe2不能共
14、存(2Fe2Cl2=2Cl2Fe3)，因此还原产物不可能为 Cl2 2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O(3)取上述反应后的溶液少许于试管 A 中，滴加过量 Ba(NO3)2 溶液，静置 有白色沉淀生成 取试管 A 中的上层清液于试管 B 中，滴几滴稀硝酸和几滴 AgNO3溶液 若有白色沉淀生成，则乙同学的推测正确；若没有白色沉淀生成，则乙同学的推测不正确2用氯气对饮用水消毒，会使水中的有机物发生氯化，生成含氯化合物，而含氯化合物对人体有害，世界环保联盟即将全面禁止这种消毒方法。建议采用具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯(ClO2)。二氧化氯极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照、
15、震动或加热。(1)欧洲一些国家用氯酸钠(NaClO3)氧化浓盐酸来制取二氧化氯，同时有氯气生成，且氯气的体积为二氧化氯的一半，这一反应的化学方程式是_。(2)浓盐酸在上述反应中显示出来的性质是_(填字母)。A只有还原性 B还原性和酸性C只有氧化性D氧化性和酸性(3)我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得二氧化氯，表示这一反应的化学方程式是_。【解析】(1)根据原子守恒可知，一定还有水和氯化钠生成，反应的化学方程式是2NaClO34HCl(浓)=2ClO2Cl22NaCl2H2O。(2)根据方程式可知，盐酸中氯元素的化合价从1 价升高到 0 价，失去电子，
16、作还原剂。同时还有氯化钠生成，所以盐酸还起酸性的作用。(3)由原子守恒可知，另外一种生成物是氯化钠，反应的化学方程式是 2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO2。答案：(1)2NaClO34HCl(浓)=2ClO2Cl22NaCl2H2O(2)B(3)2NaClO2Cl2=2NaCl2ClO23某实验小组用如图装置制备家用消毒液，并探究其性质。反应停止后，取洗气瓶中无色溶液 5 mL 分别进行了如下实验：操作现象a.测溶液pH，并向其中滴加2滴酚酞pH13，溶液变红，5 min后褪色b.向其中逐滴加入盐酸溶液逐渐变成黄绿色(1)写出利用上述装置制备消毒液涉及反应的化学方程式：_、_。(2)查
17、阅资料：酚酞的变色范围为 8.210，且酚酞在强碱性溶液中红色会褪去，为探究操作 a 中溶液褪色的原因，又补充了如下实验：操作现象取_NaOH 溶液，向其中滴加 2 滴酚酞溶液变红，30 min 后褪色获得结论：此实验小组制备的消毒液具有_性。(3)该小组由操作 b 获得结论：随着溶液酸性的增强，此消毒液的稳定性下降。操作 b 中溶液变成黄绿色的原因：_(用离子方程式表示)。有人认为由操作 b 获得上述结论并不严谨。需要进一步确认此结论的实验方案是_。【解析】(2)酚酞在强碱性溶液中红色会褪去，同样体积和 pH 的氢氧化钠溶液，滴加 2 滴酚酞，溶液变红，30 min 后褪色，而消毒液，pH1
18、3，滴加 2 滴酚酞，溶液变红，5 min 后褪色，短时间即可褪色，说明此实验小组制备的消毒液具有漂白性。(3)该小组操作 b 中使用的盐酸中有 H和 Cl，向 NaClO 和 NaCl 的混合溶液中加入盐酸，酸性增强同时 Cl浓度也增大，因此无法判断到底是酸性增强导致NaClO稳定性下降还是Cl浓度增大导致的，故加的酸应排除氯离子干扰，因此需向溶液中加入 H2SO4，若溶液变为黄绿色，则说明消毒液稳定性下降，H和溶液中的Cl、ClO发生反应生成氯气。离子方程式为 2HClOCl=Cl2H2O。答案：(1)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2OCl22NaOH=NaClNaClOH2O(2)5 mL、pH13 漂白(3)ClOCl2H=Cl2H2O取洗气瓶中溶液 5 mL，向其中逐滴加入稀 H2SO4，观察溶液是否逐渐变为黄绿色
