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PPT课件免费下载2023

一、【新课导入】

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。

二、【课程的主要内容】

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)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。
【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。
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: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。
知识归纳探究次氯酸钠的性质:实验方案设计及实施
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,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。
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)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。

三、【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( )①酸性 ②氧化性 ③还原性A.只有③B.只有①C.①②D.①③答案:D解析:在题给反应中有2 ml HCl参加反应时,只有一半(即1 ml)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。
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(还原产物为Cl-)、O3(1 ml O3转化为1 ml O2和1 ml 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.Cl2D.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 。 
(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1 ml 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)6.02×1023 (4)ClO-+Cl-+2H+ === Cl2↑+H2O Cl2+2NaOH === NaClO+NaCl+H2O
解析:(1)1 ml Cl2(发生的反应为Cl2+H2O === HCl+HClO)、H2O2、ClO2、O3分别消毒时,转移电子依次为2 ml、2 ml、5 ml、2 ml,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 ml ClO2生成时,反应中转移1 ml电子,即转移的电子个数约为6.02×1023。(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反应可以得到含有NaClO的溶液。
对点训练2NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理:①NaCN与NaClO反应,生成NaOCN和NaCl②NaOCN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 mg·L-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 mg·L-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。

四、【课堂练习】

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 ml 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 ml KClO3参加反应有1 ml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 ml KClO3完全反应生成1 ml ClO2和1 ml CO2,在标准状况下的体积为44.8 L;H2C2O4中的碳元素化合价升高,做还原剂;1 ml KClO3参加反应时得到1 ml电子,即转移1 ml 电子。
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)2∶1 2ClO2+H2O2+2NaOH === 2NaClO2+O2↑+2H2O (2)1.57
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2∶1,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1÷90.5×4 ml,再设有x g Cl2变为Cl-的氧化能力与1 g NaClO2的氧化能力相当,列方程得1÷90.5×4=x÷71×2,解得x≈1.57,即为有效氯含量。
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)。
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。该过程可能经两步反应完成,将其补充完整。① (用离子方程式表示)。