高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册微项目 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导学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册微项目 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导学案，共16页。


学业标准
1.从物质类别、元素化合价的角度，预测含氯消毒剂的性质，培养实验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。
学业基础——自学·思记·尝试
项目活动1 解读84消毒液的产品说明
1．常用化学试剂的杀菌消毒原理
(1)酒精：吸收细菌蛋白中的水分，使其 。
(2)医用双氧水：具有 ，可以将脓液、污物中的细菌 来杀死细菌。
2．探究84消毒液有效成分的性质
资料：84消毒液的产品使用说明
(1)提出问题：从物质类别和氧化还原反应角度分析，84消毒液有效成分NaClO有什么性质？
(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，且有氧化性。
③从使用说明看：NaClO有一定的漂白性。
(3)实验探究
3.探究总结与拓展
(1)NaClO的性质
①NaClO为弱酸盐，能和较强酸生成HClO：
2NaClO＋H2SO4===_________________________________________________________。
②NaClO有强氧化性，能氧化某些还原性物质，如KI、HCl等：
NaClO＋2KI＋H2O===_______________________________________________________，
NaClO＋2HCl(浓)===________________________________________________________。
③NaClO溶液碱性较强，有腐蚀性。
④NaClO有漂白性。
(2)次氯酸的性质
①弱酸性：比碳酸弱。
②氧化性：能与Fe2＋、SO32-、I－等还原剂反应。
③不稳定性：见光易分解：2HClO光照====2HCl＋O2↑。
④漂白性：次氯酸具有氧化性，能将某些有色物质氧化成无色物质。
4．常见含氯消毒剂
[即学即练]
1．漂白粉的有效成分是( )
A．NaClO B．NaCl
C．Ca(ClO)2 D．HClO
2．生活中常用到各种消毒剂，下列有关消毒剂的说法错误的是( )
A．消毒剂可帮助人们杀菌、消毒，但过量使用对人体有害
B．可用75%的酒精对皮肤进行消毒
C．84消毒液与洁厕灵混合使用，去污效果更好
D．药皂、碘酒、双氧水都是常用的消毒剂
3．市场上销售的84消毒液，其商品标识上有如下叙述：①本品为无色溶液，呈碱性；②使用时加水稀释；③可对餐具、衣物进行消毒，可漂白浅色衣服。其有效成分可能是( )
A．Cl2 B．SO2
C．NaClO D．KMnO4
4．用漂白粉溶液浸泡过的有色布条，如果晾置在空气中一段时间后，其漂白效果会更好的原因可能是( )
A．漂白粉被氧化了
B．漂白粉跟空气中的CO2和水蒸气充分反应，生成了HClO
C．有色布条被空气中的氧气氧化了
D．漂白粉溶液蒸发掉部分水，其浓度增大
5．为预防“H1N1”甲型流感，同学们每天用84消毒液(NaClO溶液)消毒，下列说法不正确的是( )
A．NaClO溶液的消毒原理是HClO具有强氧化性
B．1 ml Cl2与足量NaOH溶液反应转移2 ml电子
C．NaClO溶液的漂白原理与Na2O2相同
D．84消毒液与洁厕灵(盐酸)混合使用可能会产生有毒的氯气
6．教材76页“解读84消毒液的产品说明”中，产品说明书中哪些注意事项可以用NaClO的性质来解释？
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
为什么2016年巴西里约热内卢奥运会的游泳池加入H2O2消毒剂后原有的含氯消毒剂不起作用了？发生了什么？
2．原因预测
3．实验探究
结论：(1)H2O2和NaClO反应，降低了NaClO的消毒效率。化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)NaClO对绿藻的去除效果优于H2O2。
4．“池水变绿”原因
[即学即练]
1．新型冠状病毒肺炎威胁着人们的身体健康，以下是人们在面对“新型冠状病毒”时的一些认识，你认为符合科学的是( )
A．选用95%酒精溶液消毒的效果最好
B．外出归来，应立即向外套喷洒高浓度的84消毒液
C．为使消毒效果更好，可以将酒精和84消毒液混合使用
D．医用酒精可用于皮肤消毒，其原因是医用酒精可以使病毒和细菌体内的蛋白质变性
2．关于84消毒液(有效成分是NaClO)的下列说法不正确的是 ( )
A．将消毒液放在阴凉、避光的地方
B．84消毒液也可用于漂白
C．在使用时，要适当稀释，消毒液不是越浓越好
D．可与洁厕剂混合使用
3．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)
归纳总结
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，使其脱水变性，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。
核心素养——合作·探究·分享
次氯酸钠的性质探究
[例] 84消毒液与NaCl、硫酸溶液在加热条件下反应可以生成氯气，反应原理为NaClO＋NaCl＋H2SO4≜Na2SO4＋Cl2↑＋H2O。为探究氯气的性质，某同学利用此原理制氯气并设计了如图所示的实验装置。
(1)从装置①、②、③中选择合适的制氯气装置(A处) (填序号)。
(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该同学发现装置B中干燥的红色布条褪色，其原因可能是 ；说明该装置存在明显的缺陷，请提出合理的改进方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了验证氯气的氧化性，将氯气通入Na2SO3溶液中，然后检验反应后的溶液中是否含有SO42-。方法是取少量反应后的溶液于试管中，先加入足量的 ，无明显现象，然后再加入少量 (填化学式)溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO42-。
[提升] 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后漂白效果更好，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为 。
关键能力
1.次氯酸钠的性质
2.其他含氯消毒剂
学考评价——夯实·测控·演练
1．生活中离不开化学。从化学的角度分析，下列做法不当的是 ( )
A．餐桌上酒精失火，立即用湿抹布盖灭
B．烤炭火时在火炉旁放一杯水防止CO中毒
C．自来水厂用氯水对原水进行杀菌消毒
D．用84消毒液对茶具、餐具和洁具进行清洗消毒
2．前几年，部分巨能钙被检出含有双氧水，而双氧水有致癌性，可加速人体衰老。因此卫生部加紧调查巨能钙。下列有关说法错误的是( )
A．H2O2、Na2O2都属于过氧化物
B．双氧水是绿色氧化剂，可做医疗消毒剂
C．H2O2既有氧化性，又有还原性，与Cl2、KMnO4反应时表现H2O2的氧化性
D．H2O2做漂白剂是利用其氧化性，漂白原理与HClO类似，与活性炭不同
3．下列说法正确的是 ( )
A．氯气溶于水的离子方程式：Cl2＋H2O===2H＋＋Cl－＋ClO－
B．洁厕灵不能与84消毒液混用，原因是两种溶液混合产生的HClO易分解
C．漂白粉在空气中久置变质是因为漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
D．氯气可以使湿润的有色布条褪色，实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气
4．地震、洪水等自然灾害过后，地下水等饮用水都会受到一定程度的污染，为了保证人们身体健康，下列物质不能用于水源消毒的是( )
A．氯气 B．漂白粉
C．烧碱 D．次氯酸钠
5．下列有关84消毒液的说法正确的是( )
A．84消毒液属于纯净物
B．84消毒液除能杀菌消毒外，还可做漂白剂
C．84消毒液中的NaClO比较稳定，不需要密封避光保存
D．84消毒液杀菌消毒过程中并未发生氧化还原反应
6．84消毒液是一种以NaClO为有效成分的高效消毒剂，被广泛用于宾馆、医院、食品加工行业、家庭等的卫生消毒。某84消毒液瓶体部分标签如图1所示，该84消毒液通常稀释至100倍(体积之比)后使用。请回答下列问题：
图1
(1)结合所学知识，写出制取84消毒液的离子方程式： 。
(2)此84消毒液的物质的量浓度约为 ml·L－1(计算结果保留一位小数)。
(3)参阅该84消毒液的标签，欲用NaClO固体配制480 mL以上物质的量浓度的消毒液。如图2所示的仪器中，配制该溶液需要使用的是 (填仪器序号)，还缺少的玻璃仪器有 、 。
图2
(4)配制时，一般可分为以下几个步骤：
①称量 ②计算 ③溶解 ④摇匀 ⑤移液
⑥洗涤 ⑦定容 ⑧冷却，
正确的顺序为 (填序号)。
(5)若实验遇下列情况，导致所配溶液的物质的量浓度偏高的是 (填序号)。
A．定容时俯视刻度线
B．转移前，容量瓶内有蒸馏水
C．未冷却至室温就移液、洗涤、定容
D．定容时水加多了，用胶头滴管吸出
7．二氧化氯是一种黄绿色的气体，被国际上公认为安全、低毒的绿色消毒剂，近几年我国用ClO2代替氯气对饮用水进行消毒。
(1)在进行饮用水消毒时，ClO2可将水中的Fe2＋、Mn2＋等转化成Fe(OH)3和MnO2等难溶物除去，据此说明ClO2具有 性。
(2)液氯也常用作自来水消毒。已知ClO2、Cl2的还原产物均为Cl－，则相同物质的量的ClO2的消毒效率是Cl2的 倍。(消毒效率指单位物质的量的物质的得电子数)
(3)自来水厂用ClO2处理后的水中，要求ClO2的浓度在0.1～0.8 mg·L－1之间。碘量法可以检测水中ClO2的浓度，步骤如下：
操作Ⅰ：取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，使碘游离出来。已知：
8HCl＋2ClO2＋10KI===5I2＋10KCl＋4H2O。
操作Ⅱ：加入一定量的Na2S2O3溶液。已知：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。
请回答下列问题。
①操作Ⅰ中反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若水样的体积为1.0 L，在操作Ⅱ时消耗了1.0×10－3 ml·L－1的Na2S2O3溶液10 mL，则水样中ClO2的浓度是 mg·L－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
学 业 基 础
项目活动1
1．(1)脱水变性 (2)氧化性 氧化
2．(3)碱性 漂白性 漂白性 氧化性 HClO 黄绿色 Cl2 氧化性
3．(1)①Na2SO4＋2HClO
②I2＋NaCl＋2KOH NaCl＋Cl2↑＋H2O
[即学即练]
1．答案：C
2．解析：消毒剂可帮助人们杀菌、消毒，过量使用对人体有害，应合理使用，故A正确；可用75%的酒精对皮肤进行消毒，故B正确；84消毒液与洁厕灵混合使用，会生成有毒气体氯气，故C错误；药皂、碘酒、双氧水都是常用的消毒剂，故D正确。
答案：C
3．解析：氯气的水溶液呈浅黄绿色，与题中溶液为无色不符，故A错误；二氧化硫的水溶液呈酸性，与题中溶液呈碱性不符，故B错误；NaClO溶液为无色，溶液呈碱性，具有强氧化性，可用于杀菌消毒，具有漂白性，可漂白浅色衣服，故C正确；高锰酸钾溶液呈紫色，与题中溶液为无色不符，故D错误。
答案：C
4．答案：B
5．答案：B
6．答案：①次氯酸钠具有腐蚀性(强氧化性)，接触皮肤时，应立即用清水冲洗。②次氯酸钠的强氧化性也使其不适用于钢和铝制品的消毒。③次氯酸钠与H2O和空气中的CO2反应生成的次氯酸具有漂白作用，禁用于丝、毛、麻织物的消毒；次氯酸见光易分解，故84消毒液应置于避光、阴凉处保存。④次氯酸钠与浓盐酸反应生成有毒气体氯气，故不得将本品与酸性产品同时使用。
项目活动2
3．气泡 复燃 H2O2＋NaClO===H2O＋O2↑＋NaCl
[即学即练]
1．解析：选用75%酒精溶液消毒的效果最好，A项不符合题意；高浓度的84消毒液的腐蚀性较强，且具有漂白性，不能直接用来喷洒消毒衣物，B项不符合题意；酒精和84消毒液混合会发生反应，消毒效果减弱，C项不符合题意；医用酒精可用于皮肤消毒，其可以使病毒和细菌体内的蛋白质变性，D项符合题意。
答案：D
2．解析：NaClO易与空气中的水、二氧化碳反应生成HClO、HClO见光易分解，所以消毒液应放在阴凉、避光的地方，故A正确；NaClO具有强氧化性，所以84消毒液也可用于漂白，故B正确；NaClO溶液浓度过大对人体有害，84消毒液在使用时要适当稀释，故C正确；NaClO与洁厕剂混合使用会生成有毒气体氯气，所以不能混合使用，故D错误。
答案：D
3．答案：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。
核 心 素 养
[例] 解析：(1)由NaClO＋NaCl＋H2SO4≜Na2SO4＋Cl2↑＋H2O可知，反应中有液体参加，且需要加热，所以应选装置②。(2)装置B中干燥的红色布条褪色，说明产生的氯气中可能混有少量的水蒸气，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，因此应在装置A和B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶，除去氯气中的水蒸气。(3)检验SO42-必须排除其他离子的干扰，因此检验反应后的溶液中是否含有SO42-的方法是取少量反应后的溶液于试管中，先加入足量的稀盐酸，无明显现象，然后再加入少量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，说明含有SO42-。
答案：(1)② (2)产生的氯气中含有水蒸气，氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性 在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(答案合理即可)
(3)稀盐酸 BaCl2
[提升] 解析：(1)NaClO中氯元素的化合价为＋1。(2)浸泡衣物时加入84消毒液，在空气中放置一段时间后漂白效果更好，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＋HCO3-。(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为2H＋＋Cl－＋ClO－===Cl2↑＋H2O。
答案：(1)＋1 (2)ClO－＋CO2＋H2O===HClO＋HCO3-，生成的次氯酸使漂白效果更好
(3)Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
学考评价
1．解析：餐桌上的酒精失火后，可以立即用湿抹布盖灭，故A正确；一氧化碳不溶于水，所以烤炭火时在火炉旁放一杯水不能防止CO中毒，故B错误；氯水中次氯酸具有强氧化性，所以自来水厂用氯水对原水进行杀菌消毒，故C正确；次氯酸钠与二氧化碳和水反应可生成次氯酸，次氯酸具有氧化性能消毒杀菌，故D正确。
答案：B
2．解析：H2O2的还原产物为H2O，对环境无污染，B正确；H2O2和Cl2、KMnO4反应时，H2O2表现还原性，C错误；H2O2、HClO漂白都是利用其氧化性，活性炭的漂白性是物理吸附漂白，原理不同，D正确。
答案：C
3．解析：HClO是弱酸，在离子方程式中不能拆，氯气溶于水的离子方程式为Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO，故A错误；洁厕灵不能与84消毒液混用，原因是两种溶液混合使用会产生有毒的Cl2，故B错误；漂白粉在空气中久置变质是因为漂白粉中的Ca(ClO)2与空气中的CO2、H2O反应生成的HClO见光易分解，故C错误；氯气可以使湿润的有色布条褪色，实际起漂白作用的物质是次氯酸，而不是氯气，故D正确。
答案：D
4．答案：C
5．解析：84消毒液的有效成分是次氯酸钠，还含有水等物质，属于混合物，A错误；次氯酸钠具有强氧化性，因此84消毒液除能杀菌消毒外，还可做漂白剂，B正确；84消毒液在空气中久置，先发生反应CO2＋H2O＋NaClO===NaHCO3＋HClO，后发生反应2HClO光照=====2HCl＋O2↑，因此84消毒液需要密封避光保存，C错误；次氯酸钠具有强氧化性，因此84消毒液杀菌消毒过程中发生了氧化还原反应，D错误。
答案：B
6．解析：(1)用氯气和氢氧化钠反应制NaClO，反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O。(2)c(NaClO)＝1 000ρωM＝1 000×1.18×24%74.5 ml·L－1≈3.8 ml·L－1。(3)实验室无480 mL容量瓶，故应选用500 mL容量瓶，配制题述溶液所需的仪器有托盘天平、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶和胶头滴管。(4)配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤：计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶等，所以正确的操作步骤为②①③⑧⑤⑥⑦④。(5)定容时俯视刻度线，会导致溶液体积偏小，则浓度偏高，故A正确；转移前，容量瓶内有蒸馏水，对溶液浓度无影响，故B错误；未冷却至室温就移液、定容，则冷却后溶液体积偏小，浓度偏高，故C正确；定容时水加多了，用胶头滴管吸出，则吸出的不只是溶剂，还有溶质，溶液浓度偏小，故D错误。
答案：(1)2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O (2)3.8
(3)CDE 玻璃棒 胶头滴管 (4)②①③⑧⑤⑥⑦④ (5)AC
7．解析：(1)反应中Fe元素、Mn元素化合价升高，根据化合价升降相等，ClO2中Cl元素化合价降低，表现氧化性。
(2)设物质的量均为1 ml，则ClO2、Cl2转化为Cl－得到的电子数分别为5 ml、2 ml，则相同物质的量的ClO2的消毒效率是Cl2的2.5倍。
(3)②操作Ⅱ根据题给化学方程式可得如下关系：
2S2O32-～I2～25ClO2
n(Na2S2O3)＝1.0×10－3 ml·L－1×0.01 L＝1.0×10－5 ml，m(ClO2)＝n(ClO2)×M(ClO2)＝2.0×10－6 ml×67.5×103 mg·ml－1＝0.135 mg。由于水样为1 L，所以ClO2的浓度为0.135mg1L＝0.135 mg·L－1。
答案：(1)氧化 (2)2.5
(3)①8H＋＋2ClO2＋10I－===5I2＋2Cl－＋4H2O ②0.135
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_________
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_________
试管中产生_________气体，淀粉碘化钾试纸变蓝
NaClO和浓盐酸反应生成_________，NaClO表现_________
探究内容
实验内容
实验现象
H2O2和NaClO反应原理
产生_________，能使带火星的木条_________
H2O2对绿藻去除率的影响
H2O2消毒剂对绿藻去除率低
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－
次氯酸钠与稀硫酸的反应可生成次氯酸
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－===HClO
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