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

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【课程标准要求】1.从物质类别、元素化合价的角度预测含氯消毒剂有效成分的性质。2.利用氧化还原反应分析并解释消毒剂在使用过程中产生的现象和出现的问题。3.强化合理使用化学品的意识，科学使用含氯消毒剂。自主预习【常见的消毒剂】消毒剂名称消毒原理或应用医用酒精酒精可以吸收细菌蛋白中的水分，使其脱水变性医用双氧水具有氧化性，可以把脓液、污物中的细菌氧化，从而杀死细菌，因而常用于皮肤、黏膜伤口的消毒碘酊是碘和碘化钾的乙醇溶液，可用于皮肤消毒、口腔黏膜消毒等硫酸铜溶液可用于游泳池消毒“84”消毒液(有效成分为NaClO)是一种常见的含氯消毒剂，广泛用于家庭、宾馆、医院、食品加工行业的消毒【微自测】1.新冠肺炎疫情暴发以来，消毒剂成为紧俏商品。下列常用的消毒剂中，消毒原理与氧化还原反应无关的是()选项ABCD消毒剂双氧水臭氧医用酒精“84”消毒液答案C2.2020年伊始，新冠肺炎疫情肆虐。下列试剂不适合在车站、机场、商场等公共场所消毒的是()A.过氧乙酸 B.95%的酒精C.双氧水 D.“84”消毒液答案B解析过氧乙酸具有很强的杀菌消毒能力，可用于车站、机场、商场等公共场所消毒，A不符合题意；95%酒精的浓度比75%大得多，消毒能力不强，且酒精不适合车站、机场、商场等公共场所消毒，B符合题意；双氧水具有很强的消毒能力，可用于车站、机场、商场等公共场所消毒，C不符合题意；“84”消毒液可用于车站、机场、商场等公共场所消毒，D不符合题意。课堂探究项目活动1解读84消毒液的产品说明1.资料：84消毒液的产品使用说明1.如原液接触皮肤，立即用清水冲洗。2.本品易使有色衣物脱色，禁用于丝、毛、麻织物的消毒。3.置于避光、阴凉处保存。4.不得将本品与酸性产品(如洁厕类清洁产品)同时使用。2.预测性质(1)从类别上看：NaClO为一种弱酸盐(类比Na2CO3)，溶液呈碱性，能和较强酸生成HClO。(2)从价态上看：NaClO中的Cl元素为＋1价，有降低到－1价或0价的趋势，有氧化性。(3)从使用说明看：NaClO有一定的漂白性。3.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碱性和漂白性用胶头滴管滴一滴84消毒液于红纸上红纸褪色消毒液具有漂白性用胶头滴管滴一滴84消毒液于碘化钾试纸上试纸变蓝消毒液具有氧化性试管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试管中产生黄绿色气体，淀粉－KI试纸变蓝NaClO和HCl反应生成Cl2，NaClO表现氧化性1.“84”消毒液使用说明中的哪些注意事项可以用次氯酸钠的性质来解释？提示“84”消毒液不能与皮肤接触，不能用于钢、铝制品的消毒，不能用于有色棉、麻、毛等织物的消毒，不能与酸性产品同时使用，应避光置于阴凉处保存。2.“84”消毒液为什么不能与洁厕剂(通常含有盐酸)等酸性产品同时使用？提示次氯酸钠与洁厕剂中的盐酸反应可产生有刺激性气味的有毒气体氯气。3.资料表明“84”消毒液使用过程中起主要消毒作用的是次氯酸，你认为次氯酸是怎样产生的？提示次氯酸钠与水和空气中的二氧化碳反应生成次氯酸而具有消毒的功能。4.保存“84”消毒液为什么要“密封避光”并放置在阴凉处？提示次氯酸钠能与水和空气中的二氧化碳反应，生成的次氯酸见光受热易分解，而使“84”消毒液失效。核心知识归纳1.NaClO的性质(1)NaClO为弱酸盐，能和较强酸生成HClO：2NaClO＋H2SO4=Na2SO4＋2HClO。(2)NaClO有强氧化性，能氧化某些还原性物质。如KI、HCl等：NaClO＋2KI＋H2O=I2＋NaCl＋2KOH，NaClO＋2HCl(浓)=NaCl＋Cl2↑＋H2O。(3)NaClO溶液碱性较强，有腐蚀性。(4)NaClO有漂白性。2.次氯酸的性质(1)弱酸性：比碳酸弱。NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3(2)氧化性：能与Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、I－等还原剂反应。(3)不稳定性：见光易分解：2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(4)漂白性：次氯酸具有强氧化性，能将某些有色物质氧化成无色物质。3.“84”消毒液的失效过程NaClO＋CO2＋H2O=HClO＋NaHCO3，2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑4.常见含氯消毒剂课堂检测1.在淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，振荡，溶液变蓝。在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液，蓝色逐渐消失。下列说法错误的是()A.漂白粉溶液可使淀粉碘化钾试纸变蓝B.氧化性：ClO－＞SOeq\o\al(2－,4)＞I2C.向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色D.ClO－与I－在碱性条件可以发生氧化还原反应答案B解析次氯酸钠和漂白粉溶液都含有次氯酸根，次氯酸根和碘离子反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝，故A说法正确；根据少量次氯酸钠溶液能使淀粉碘化钾溶液变蓝，得出氧化性ClO－>I2，再加入足量的亚硫酸钠溶液，蓝色逐渐消失，说明单质碘和亚硫酸根反应生成碘离子和硫酸根，得出氧化性I2>SOeq\o\al(2－,4)，因此氧化性ClO－>I2>SOeq\o\al(2－,4)，故B说法错误；Cl2的氧化性大于SOeq\o\al(2－,4)，因此向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色，故C说法正确；次氯酸钠溶液显碱性，向淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，溶液变蓝，说明ClO－与I－在碱性条件可以发生氧化还原反应，故D说法正确。2.NaClO是84消毒液的有效成分。请回答下列问题。(1)NaClO中氯元素的化合价是________。(2)浸泡衣物时加入84消毒液，在空气中放置一段时间漂白效果更好，结合离子方程式解释原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若将84消毒液与洁厕灵(含盐酸)混合使用，则会产生黄绿色的有毒气体，其反应的离子方程式____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)＋1(2)ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)，生成的次氯酸使漂白效果更好(3)Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O解析(1)设NaClO中氯元素的化合价为x，又钠元素的化合价为＋1，氧元素的化合价为－2，则＋1＋x＋(－2)＝0，解得x＝＋1。(2)浸泡衣物时加入84消毒液，在空气中放置一段时间漂白效果更好，这是由于空气中含有CO2气体，84消毒液中的NaClO与CO2、H2O反应产生HClO和NaHCO3，溶液的漂白性增强，反应的离子方程式为ClO－＋CO2＋H2O=HClO＋HCOeq\o\al(－,3)。(3)若将84消毒液与洁厕灵(含盐酸)混合使用，二者会发生氧化还原反应，产生黄绿色的有毒气体Cl2，其反应的离子方程式是2H＋＋Cl－＋ClO－=Cl2↑＋H2O。项目活动2探究消毒剂的使用问题1.消毒剂使用问题呈现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。2.原因预测3.实验探究探究内容：H2O2和NaClO反应原理实验现象：产生气泡，能使带火星木条复燃H2O2对绿藻去除率的影响H2O2消毒液对绿藻去除率低结论：(1)H2O2和NaClO反应，降低了NaClO的消毒效率。方程式：H2O2＋NaClO=H2O＋O2↑＋NaCl。(2)NaClO对绿藻的去除效果优于H2O2。1.在探究H2O2和NaClO反应的实验中，怎样证明NaClO发生了还原反应？设计实验证明。(试剂：H2O2溶液、NaClO溶液、稀HNO3、AgNO3溶液)提示：取NaClO溶液于试管中，向试管中加入足量的H2O2溶液，再向溶液中加入足量稀HNO3，最后滴入AgNO3，如有白色沉淀生成，则证明NaClO发生了还原反应。2.过氧化氢溶液和84消毒液都可以做杀菌消毒剂，也可以漂白，若将两者混合使用，还能起到杀菌、消毒效果吗？提示：不能，二者混合会发生氧化还原反应：NaClO＋H2O2=NaCl＋O2↑＋H2O，从而都失去杀菌消毒效果。3.在2003年的“非典”中，过氧乙酸是一种常用的环境消毒剂，过氧乙酸是一种高效、酸性消毒剂，有强氧化性，能和84消毒液混合使用吗？提示：不能，过氧乙酸呈酸性，次氯酸钠溶液呈碱性，若两者混合，则会发生反应而迅速失去消毒效果，故酸性消毒剂和碱性消毒剂也不能混合使用。核心知识归纳1.“池水变绿”原因2.消毒剂的使用误区(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，有针对性的选择和使用，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。3.分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法课堂检测3.“新冠病毒”防疫期间，我们经常使用“84”消毒液和医用酒精杀菌消毒。下列说法错误的是()A.“84”消毒液的主要成分是NaClO，NaClO具有强氧化性，能杀灭细菌和病毒B.医疗上常用75%的乙醇溶液做消毒剂C.“84”消毒液和医用酒精混合使用杀菌消毒效果更好D.由于“84”消毒液的腐蚀性和刺激性很强，使用时使用者必须先佩戴手套和口罩答案C解析“84”消毒液的主要成分是NaClO，NaClO具有强氧化性，能杀灭细菌和病毒，A说法正确；医疗上常用75%的乙醇溶液做消毒剂，B说法正确；“84”消毒液的主要成分为次氯酸钠，次氯酸钠会与乙醇发生复杂的化学反应，进而产生有毒气体，因此二者不能混合使用，C说法错误；由于“84”消毒液的腐蚀性和刺激性很强，因此使用时使用者必须先戴手套和口罩，D说法正确。4.氯系消毒剂是目前使用最广泛的一类消毒剂，在生产生活中有着重要的应用。主要有氯气、次氯酸、次氯酸盐、亚氯酸钠、二氧化氯以及氯胺等。(1)氯气对水杀菌消毒体系中起杀菌作用的主要是HClO，生成HClO的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)与次氯酸相比，用次氯酸盐作消毒剂有哪些优点(至少写两点)？___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)氯胺(NH2Cl)是一种长效缓释有机氯消毒剂，有强氧化性，其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4～5倍，氯胺中氯的化合价为________，氯胺的消毒原理是什么？___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)Cl2＋H2O=HClO＋H＋＋Cl－(2)次氯酸盐稳定性好，可长期保存，容易储存、运输(3)＋1NH2Cl溶于水发生反应：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO，反应生成的HClO能杀菌消毒解析(1)氯气与水反应生成HClO和HCl，反应的离子方程式为Cl2＋H2O=HClO＋H＋＋Cl－。(2)次氯酸不稳定，易分解，而次氯酸盐稳定性好，可长期保存，容易储存、运输。(3)NH2Cl中氮元素为－3价，Cl为＋1价，NH2Cl溶于水发生反应：NH2Cl＋H2ONH3＋HClO，反应生成的HClO能杀菌消毒。课后检测1.化学与生命健康密切相关，“84”消毒液(有效成分为NaClO)在抗击新冠肺炎疫情中起到重要作用。下列说法错误的是()A.“84”消毒液为混合物B.“84”消毒液具有漂白性C.“84”消毒液可用于灭杀新型冠状病毒D.“84”消毒液可以与“洁厕灵”(主要成分为盐酸)混用答案D解析“84”消毒液的主要成分为NaClO，为混合物，A说法正确；“84”消毒液的有效成分是NaClO，NaClO与水和空气中的CO2接触生成的HClO具有漂白性，B说法正确；“84”消毒液中的NaClO具有杀菌消毒的能力，可用于灭杀新型冠状病毒，C说法正确；若将“84”消毒液与“洁厕灵”混用，会发生反应ClO－＋Cl－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，D说法错误。2.抗震救灾中要使用大量漂白粉和漂白液杀菌、消毒。下列说法中不正确的是()A.漂白粉开口放置于空气中容易变质B.氯水是比漂白粉、漂白液稳定的漂白剂C.漂白液的有效成分是NaClOD.工业上是将氯气通入石灰乳中制取漂白粉答案B解析漂白粉中的有效成分是次氯酸钙，若将其开口放置于空气中，次氯酸钙会与空气中的二氧化碳及水反应，产生碳酸钙及次氯酸，导致其变质，A说法正确；氯水中含有次氯酸，光照容易分解，因此它比漂白粉、漂白液的稳定性差，B说法错误；漂白液是氯气与氢氧化钠溶液反应产生的，其有效成分是NaClO，C说法正确；漂白粉的主要成分是氯化钙、次氯酸钙，将氯气通入石灰乳中即可制取漂白粉，D说法正确。3.有一种废水脱氮方法是向废水中加入过量NaClO使NHeq\o\al(＋,4)完全转化为N2，该反应可表示为2NHeq\o\al(＋,4)＋3ClO－=N2↑＋3Cl－＋2H＋＋3H2O。下列说法不正确的是()A.反应中氮元素被氧化，氯元素被还原B.还原性：NHeq\o\al(＋,4)>Cl－C.反应中每生成1molN2转移6mol电子D.经此法处理过的废水可以直接排放答案D解析反应中氮元素的化合价升高，被氧化，氯元素的化合价降低，被还原，A正确；NHeq\o\al(＋,4)是还原剂，Cl－是还原产物，所以还原性：NHeq\o\al(＋,4)>Cl－，B正确；氮元素的化合价由－3升高到0，所以反应中每生成1molN2转移6mol电子，C正确；经此法处理过的废水中含有大量酸，会污染水体，影响水生生物的生存，所以不可以直接排放，D错误。4.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(还原产物为Cl－)、O3(1molO3可转化为1molO2和1molH2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质中，消毒效率最高的是________(填字母)。A.Cl2 B.H2O2 C.ClO2 D.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”的原因是__________________________。(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HClO2→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O(未配平)。在该反应中，当有1molClO2生成时转移的电子个数约为________。(4)84消毒液(主要成分是NaClO)和洁厕灵(主要成分是盐酸)不能