2022-2023学年新教材高中化学第2章元素与物质世界微项目科学使用含氯消毒剂课件鲁科版必修第一册

1、微项目科学使用含氯消毒剂第2章运用氧化还原反应原理解决实际问题 内容索引0102基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升03学以致用随堂检测全达标素养目标1.从物质类别、元素化合价的角度,预测含氯消毒剂的性质,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。2.了解生活中常见的含氯消毒剂,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,体现化学的实用性和科学工作者的社会责任感。3.强化合理使用化学品的安全意识,能够正确地使用含氯消毒剂,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。基础落实必备知识全过关自主梳理1.84消毒液(1)有效成分:NaClO。有效氯含量:5.1%6.9%。(2)

2、次氯酸钠,从元素化合价的角度看,氯元素化合价可以降低,因此NaClO可做氧化剂;从物质类别考虑,NaClO属于盐。NaClO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:有效成分的名称为次氯酸钙。(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

3、剂NaClO2和K2FeO4应该具有强氧化性。重难探究能力素养全提升探究1解读84消毒液的产品说明问题探究(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84消毒液不能与洁厕灵(含有盐酸)等酸性产品同时使用?提示 84消毒液的有效成分为NaClO。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,84消毒液会失效。归

4、纳拓展1.探究次氯酸钠的性质 预测性质实验内容实验现象实验结论次氯酸钠具有氧化性取少量淀粉碘化钾溶液置于培养皿中,滴加少量稀释的84消毒液溶液变蓝次氯酸钠具有氧化性:ClO-+2I-+H2O =I2+Cl-+2OH-取少量稀释的84消毒液置于培养皿中,滴加适量的稀盐酸,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝次氯酸钠具有氧化性:ClO-+Cl-+2H+=Cl2+H2O;Cl2+2I-=I2+2Cl-预测性质实验内容实验现象实验结论次氯酸钠与稀硫酸反应可生成次氯酸取一小片pH试纸置于表面皿上,用玻璃棒蘸取稀硫酸滴在pH试纸上pH试纸变红次氯酸钠与稀硫酸反应生成次氯酸:H+ClO-=HC

5、lO取少量稀释的84消毒液置于培养皿中,滴加适量稀硫酸,另取一小片pH试纸置于表面皿上,用玻璃棒蘸取该混合溶液滴在pH试纸上pH试纸先变红后褪色2.其他含氯消毒剂 应用体验【例1】某研究性学习小组查阅资料得知,漂白粉与硫酸溶液反应可制取氯气,化学方程式为Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO4 2CaSO4+2Cl2+2H2O。根据此原理他们设计如下实验用于制取氯气并验证其性质。试回答:(1)该实验中A部分的装置是下图中的(填写装置的序号)。 (2)B中的实验现象为。(3)用化学方程式表示C中亚硫酸钠被氧化的主要原因:。请你帮助他们设计一个实验,证明洗气瓶C中的亚硫酸钠已被氧化(简述实验步骤

6、): 。(4)请根据题意画出D处的实验装置图,并注明盛放的物质:。答案 (1)b(2)溶液由无色变为黄色或棕褐色(或变成黄色后褪色,有学生想到氯气会继续和碘反应。答案合理即可)(3)Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl从C中取出少量溶液置于小试管中,加入足量的稀盐酸,然后滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明有亚硫酸钠被氧化(4) (合理即可) 解析 (1)由题给方程式可知反应为固体和液体的反应,应在加热的条件下反应,应用装置b进行制备。(2)装置B中发生反应生成I2,实验现象为溶液由无色变为黄色或棕褐色(或变成黄色后褪色,因为过量的氯气会继续和碘反应生成HCl和HIO3)

7、。(3)C中亚硫酸钠被氯气氧化生成硫酸钠,设计实验证明洗气瓶C中有亚硫酸钠被氧化,实验操作为从C中取出少量溶液置于小试管中,加入足量的稀盐酸,然后滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明亚硫酸钠已被氧化。(4)氯气有毒,不能排放到空气中,由于Cl2可与碱反应,则可用NaOH溶液进行尾气的吸收,D处的实验装置图可为方法点拨 预测和研究物质性质的思路(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

8、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。变式训练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 mol O3转化为1 mol O2和1 mol H2O)等物质常被用做消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是(填字母)。A.Cl2B.H2O2C.ClO2D.O3(2)H2O2有时可作为矿业废液

9、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HClO2ClO2+H+Cl-+H2O(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)利用氯碱工业的产物(NaOH、H2、Cl2)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)KHCO3H2O2做氧化剂,其还原产物是H2O,没有污染(3)6.021023(4

10、)Cl2+2NaOH = NaClO+NaCl+H2O解析 (1)1 mol 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1 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)根据质量守恒原理,可知A为KHCO3。在反应中,H2O2做氧化剂,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

11、个数约为6.021023。(4)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。探究2探究消毒剂的使用问题问题探究新型冠状病毒是一个大型病毒家族,可引起感冒以及中东呼吸综合征和严重急性呼吸综合征等较严重疾病。但这种病毒可用含氯消毒剂杀灭。(1)含氯消毒剂能否与H2O2溶液 共用?提示 过氧化氢与含氯消毒剂能发生反应,使其氧化性减弱,且增大了水体中的O2含量,会使水生植物疯长,故含氯消毒剂不能与H2O2溶液共用。(2)如何设计实验证明上述问题? 提示 向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量H2O2溶液,观察到有较多气泡冒出。探究生成的气体是否为氧气。

12、用带火星的木条靠近导气管口,观察实验现象:木条复燃,证明有氧气生成。向试管中继续加入H2O2溶液至过量,再加入足量稀硝酸酸化,最后加入硝酸银溶液,生成白色沉淀,说明有Cl-存在。实验结论:含氯消毒剂具有强氧化性,能与H2O2发生氧化还原反应而降低消毒效果。归纳拓展分析和解决与化学相关的实际问题的思路和方法:分析实际问题中涉及的物质,可逐一研究,也可分类研究根据已有化学知识,预测选定物质的性质推测事件中的现象或问题的引发原因,提出假设设计实验验证假设,注意使实验条件与真实情境保持一致,必要时设计控制变量的对比实验思考对同一现象的解释是否存在其他假设;如存在,还要进行必要的假设并验证应用体验【例2

13、】实验室用如图装置制取氯气,并进行相关性质的实验已知:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O。回答下列问题。(1)写出A、B两仪器的名称:A、B。(2)为了得到纯净干燥的氯气,写出装置C、D中应该加入的药品的名称:C、D。(3)E中放入红色干布条,F中放入红色湿布条。可观察到的现象是,写出发生反应的化学方程式:。(4)P处为尾气处理装置,画出装置图,标出所用的药品。 答案 (1)分液漏斗圆底烧瓶(2)饱和食盐水浓硫酸(3)E中无变化,F中红色布条褪色Cl2+H2O=HCl+HClO解析 (1)通过装置图可知A是分液漏斗,B是圆底烧瓶。(2)制取的氯气中含有杂质HCl、水蒸气,先

14、通过饱和NaCl溶液除去杂质HCl,然后通过浓硫酸干燥Cl2,就得到干燥、纯净的Cl2。(3)E中放入红色干布条,F中放入红色湿布条。可观察到的现象是E中无变化,F中红色布条褪色,发生反应的化学方程式为Cl2+H2O=HCl+HClO。(4)Cl2是有毒气体,不能直接排放,可根据Cl2能够与NaOH溶液发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O的性质,用NaOH溶液进行尾气处理,装置图为变式训练2含氯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。含氯消毒剂主要有氯气、次氯酸、次氯酸盐、亚氯酸钠、二氧化氯以及氯胺(NH2Cl)等。(1)氯气对水杀菌消毒时起杀菌作用

15、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45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)+1价NH2Cl溶于水发生反应NH2Cl+H2O=NH3+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

16、存,且容易储存、运输。(3)NH2Cl中氮元素为-3价,Cl为+1价,NH2Cl溶于水发生反应NH2Cl+H2O=NH3+HClO,反应生成的HClO能杀菌消毒。学以致用随堂检测全达标 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

17、根据题给化学方程式分析,KClO3中氯元素化合价降低,做氧化剂;1 mol KClO3完全反应生成1 mol ClO2和1 mol 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 mol KClO3参加反应时得到1 mol电子,即转移1 mol 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

18、力。NaClO2的有效氯含量为。(计算结果保留两位小数)答案 (1)212ClO2+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。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)。已知:2