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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 知识铺垫新知预习 列举生活中常见的消毒剂。 (1)漂白粉;(2)84消毒液;(3)双氧水;(4)二氧化氯。 知识铺垫新知预习 1.84消毒液 (1)有效成分:NaClO。有效氯含量5.1%6.9%。 (2)次氯酸钠,从氧化还原反应角度看,它属于氧化剂,从物质类别 考虑它属于盐。 与稀酸反应生成次氯酸,如与水和空气中的二氧化碳反应,用化 学方程式表示为NaClO+CO2+H2O= NaHCO3+HClO。 (3)84消毒液有腐蚀性。若不慎将84消毒液沾到皮肤上,应立即用 大量清水冲洗。 2.其他含氯消毒剂 (1)液氯:成分为Cl2。
2、(2)二氧化氯:分子式为ClO2。 (3)漂白粉:有效成分次氯酸钙(填名称)。 (4)有机含氯消毒剂:二氯异氰尿酸钠。 知识铺垫新知预习 【微思考】分析含氯消毒剂NaClO2和无氯消毒剂K2FeO4,预测 它们具有什么性质? 提示:根据次氯酸钠的性质,可推知消毒剂NaClO2和K2FeO4应该 具有强氧化性。 探究随堂检测 读84消毒液,探究其性质 问题探究 1.84消毒液的有效成分是次氯酸钠,它可能具有什么性质? 提示:在NaClO中Cl元素的化合价为+1价,具有强氧化性;NaClO属 于盐,也可以与稀酸反应生成次氯酸。 2.为什么NaClO不能与洁厕灵(含有盐酸)等酸性产品同时使用? 提示
3、:一方面是因为NaClO具有强氧化性,与盐酸发生氧化还原反 应生成有毒的氯气:NaClO+2HCl = NaCl+Cl2+H2O;另一方面是 因为NaClO与酸发生反应生成不稳定的HClO,HClO见光易分解。 探究随堂检测 知识归纳 探究次氯酸钠的性质:实验方案设计及实施 探究随堂检测 方法提炼1.预测和研究物质的思路 (1)研究物质的性质常用的基本方法有观察、实验、分类和比 较。在观察过程中,不仅要用感官去搜集信息,还要积极地进行思 考,及时存储和处理所搜集的信息。观察要有明确而具体的目的, 要对观察到的现象进行分析和综合。 (2)如果预测某物质具有氧化性,就需要寻找具有还原性的另一物 质
4、,通过实验检验两者能否发生氧化还原反应,以验证预测。相应 地,如果预测某物质具有还原性,就需要寻找具有氧化性的另一物 质,通过实验验证预测。 (3)如果预测某物质是盐,就需要根据相关盐的性质预测和判断, 通过实验验证预测。 探究随堂检测 2.分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法 (1)分析实际问题中涉及哪些物质,有多种可能时,可逐一研究,也 可将物质分类,选定代表物进行研究。 (2)预测选定的物质具有什么性质、可能发生哪些化学反应。 (3)推测事件中的现象或问题是由什么物质和变化引发的,提出假 设。 (4)设计实验验证假设,注意使实验条件与真实情景保持一致,必 要时设计控制变量的对比实验。
5、 (5)思考对同一现象的解释是否存在其他假设,如存在时,进行必 要验证。 探究随堂检测 典例分析 例题从反应NaClO+2HCl(浓) = NaCl+H2O+Cl2中可以看出,盐 酸具有的性质是( ) 酸性 氧化性 还原性 A.只有B.只有 C.D. 答案:D 解析:在题给反应中有2 mol HCl参加反应时,只有一半(即1 mol)HCl被氧化生成Cl2,此时体现还原性,另一半HCl中氯元素化合 价没有变化,该部分HCl体现酸性,故选D。 探究随堂检测 对点训练1消毒剂在生产生活中有极其重要的作用,开发具有广 谱、高效、低毒的杀菌剂和消毒剂是今后发展的趋势。 (1)Cl2、H2O2、ClO2
6、(还原产物为Cl-)、O3(1 mol O3转化为1 mol O2和1 mol H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质 消毒效率最高的是 (填字母)。 A.Cl2B.H2O2 C.ClO2D.O3 (2)H2O2有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。如 消除采矿业胶液中的氰化物(如KCN),经以下反应实现 :KCN+H2O2+H2O = A+NH3,则生成物A的化学式为 ,H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是 。 探究随堂检测 (3)消毒剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温与黑暗处可保存一年。亚氯 酸不稳定,可分解,反应的离子方程式为HClO2ClO2+H+Cl- +H2O
7、(未配平)。在该反应中,当有1 mol ClO2生成时转移的电子个 数约为 。 (4)84消毒液(主要成分是NaClO)和洁厕剂(主要成分是浓盐酸)不 能混用,原因是 (用离子方程式表示)。利用氯碱工业的产物可以生产84消毒液,写 出有关反应的化学方程式: 。 答案:(1)C (2)KHCO3 H2O2做氧化剂,其还原产物是H2O,没有 污染 (3)6.021023 (4)ClO-+Cl-+2H+ = Cl2+H2O Cl2+2NaOH = NaClO+NaCl+H2O 探究随堂检测 解析:(1)1 mol Cl2(发生的反应为Cl2+H2O = HCl+HClO)、H2O2 、ClO2、O3
8、分别消毒时,转移电子依次为2 mol、2 mol、5 mol、2 mol,则等物质的量的上述物质反应时ClO2转移的电子数最多,消毒 效率最高。(2)根据元素守恒原理,可知A为KHCO3。在反应中, H2O2作氧化剂,其还原产物H2O没有污染性。(3)题给反应是氯元素 化合价既升高又降低的反应,HClO2中+3价的氯元素一部分升高到 ClO2中的+4价,一部分降低到-1价。当有1 mol ClO2生成时,反应中 转移1 mol电子,即转移的电子个数约为6.021023。(4)ClO-与浓盐 酸中的Cl-会发生反应生成有毒的Cl2。氯碱工业的产物是NaOH、 H2和Cl2,NaOH溶液和Cl2反
9、应可以得到含有NaClO的溶液。 探究随堂检测 对点训练2NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理: NaCN与NaClO反应,生成NaOCN和NaCl NaOCN与NaClO反应,生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2 完成下列填空: (1)第一次氧化时,化学方程式是 。 (2)写出第二次氧化时发生反应的离子方程式 。 (3)处理100 m3含NaCN 10.3 mgL-1的废水,实际至少需NaClO g(实际用量应为理论值的4倍),才能使NaCN含量低于0.5 mgL-1,达 到排放标准。 (4)(CN)2与Cl2的化学性质相似。(CN)2与NaOH溶液反应生成 、 和H2O。 探究随堂
10、检测 探究随堂检测 1.ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室 中可通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2+K2SO4+2CO2+2H2O。 下列说法中正确的是( ) A.KClO3在反应中是还原剂 B.1 mol KClO3参加反应,在标准状况下能得到22.4 L气体 C.在反应中H2C2O4既不是氧化剂也不是还原剂 D.1 mol KClO3参加反应有1 mol电子转移 答案:D 解析:根据题给化学方程式分析,KClO3中氯元素化合价降低,作氧 化剂;1 mol KClO3完全反应生成1 mol ClO2和1 mol CO2,在标准
11、状 况下的体积为44.8 L;H2C2O4中的碳元素化合价升高,做还原剂;1 mol KClO3参加反应时得到1 mol电子,即转移1 mol 电子。 探究随堂检测 2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等。填写下 列空白。 (1)NaClO2是ClO2通入NaOH和H2O2混合液中制得的,氧化剂与还原 剂的物质的量之比为 ,该反应的化学方程式为 。 (2)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每 克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的 有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数) 答案:(1)21 2ClO2+H2O2+2NaOH
12、= 2NaClO2+O2+2H2O (2)1.57 探究随堂检测 解析:(1)根据题给信息,由ClO2生成NaClO2,Cl元素的化合价由+4价 变为+3价,化合价降低,ClO2为氧化剂,则H2O2为还原剂,氧元素化合 价升高生成氧气,再由电子守恒得,反应中氧化剂与还原剂的物质 的量之比为21,H2O2对应的氧化产物是O2。反应的化学方程式为 2ClO2+H2O2+2NaOH = 2NaClO2+ O2+2H2O。 (2)由信息知,要求出每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2 的氧化能力,先求得1 g NaClO2转变为Cl-转移电子的物质的量为 190.54 mol,再设有x g Cl2
13、变为Cl-的氧化能力与1 g NaClO2的氧 化能力相当,列方程得190.54=x712,解得x1.57,即为有效氯 含量。 探究随堂检测 3.ClO2是一种优良的消毒剂,浓度过高时易发生分解,常将其制备成 NaClO2固体以便运输和贮存。过氧化氢法制备NaClO2固体的实验 装置如图所示(提示:仪器A为三颈烧瓶)。 探究随堂检测 填写下列空白。 (1)仪器B的作用是 ;冰水浴冷却的目的是 (写出两种)。 (2)空气流速过快或过慢,均降低NaClO2产率,试解释其原因 。 (3)Cl-存在时会催化ClO2的生成。反应开始时在三颈烧瓶中加入少量 盐酸,ClO2的生成速率大大提高,并产生微量氯气
14、。该过程可能经两 步反应完成,将其补充完整。 (用离 子方程式表示)。 探究随堂检测 答案:(1)防止倒吸 减少H2O2的分解;降低NaClO2的溶解度;增加 ClO2的溶解度(任写两种) (2)空气流速过慢时,ClO2不能及时被气流带走,浓度过高导致分解; 空气流速过快时,ClO2不能被充分吸收 解析:(1)由仪器B内导管“短进长出”,可知其用作安全瓶,防止倒吸; 冰水浴冷却可减少H2O2的分解,并且可以降低NaClO2的溶解度,使 其充分析出,提高产率,另外,气体的溶解度随温度升高而降低,冰水 浴冷却还可增大ClO2的溶解度。(2)空气流速过慢,ClO2不能及时被 气流带走,根据题意浓度过高时ClO2又会分解,使NaClO2产率低;空 气流速过快,ClO2与H2O2、NaOH不能充分反应,NaClO2产率降低。