第2章 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 课件 2024-2025学年高一上学期化学鲁科版（2019）必修第一册

第2章　元素与物质世界 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 素养目标 学习要点 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,体会化学的实用性,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。 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。 一种重要消毒剂:84消毒液。 一种重要物质:NaClO。 次氯酸四性质:强氧化性、弱酸性、不稳定性与漂白性。 知识点一　解读84消毒液的产品说明 基础落实•必备知识全过关 知识点一　解读84消毒液的产品说明 一、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　　　　　　。体积分数为75%的酒精消毒杀菌的效果最好。  2.医用双氧水:具有　　　　　,可以把脓液、污物中的细菌　　　　来杀死细菌。  脱水变性 氧化性 氧化 二、探究84消毒液有效成分的性质 资料:84消毒液产品说明中的注意事项 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。 1.提出问题:从物质类别和氧化还原反应角度分析,84消毒液的有效成分NaClO有什么性质? 2.预测性质 (1)从物质类别上看:NaClO为一种弱酸盐(类比Na2CO3),溶液呈碱性,能和较强酸反应生成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,具有氧化性。 (3)从使用说明上看:NaClO有一定的漂白性。 3.实验用品 稀释的84消毒液,稀盐酸,稀硫酸,NaOH溶液,淀粉碘化钾溶液;淀粉碘化钾试纸,pH试纸,胶头滴管,培养皿,表面皿,棉花,玻璃棒。 4.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　　　　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　　　　　  碱性 漂白性 漂白性 氧化性 实验操作 实验现象 结论   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,湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝  NaClO和浓盐酸反应生成 　　　　, NaClO表现　　　  HClO 黄绿色 Cl2 氧化性 三、常见含氯消毒剂 深度思考 1.84消毒液为什么不能与洁厕剂(通常含盐酸)等酸性产品同时使用? 提示 NaClO具有强氧化性,HCl具有还原性,两者易发生氧化还原反应: NaClO+2HCl══NaCl+Cl2↑+H2O,Cl2有毒,故84消毒液与洁厕剂等酸性产品不能同时使用。 2.84消毒液使用过程中起主要消毒作用的是次氯酸。你认为这里的次氯酸是怎样生成的? 提示 由于HClO的酸性弱于H2CO3,故84消毒液在使用过程中与水、CO2反应生成氧化性更强的HClO:NaClO+H2O+CO2══NaHCO3+HClO。 教材拓展 (1)NaClO的性质 ①NaClO为弱酸盐,能和较强酸生成HClO: 2NaClO+H2SO4══Na2SO4+2HClO。 ②NaClO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。 ③NaClO溶液碱性较强,有腐蚀性。 ④NaClO有漂白性,可使有色衣物褪色。 (2)次氯酸的性质 ①弱酸性:比碳酸弱。 ③不稳定性(见光易分解):2HClO HCl+O2↑。 ④漂白性:能将某些有色物质转化成无色物质。 正误判断 (1)84消毒液除能杀菌消毒外,还可做漂白剂。(　　) (2)84消毒液与洁厕剂等酸性产品混用效果更佳。(　　) (3)84消毒液中的NaClO比较稳定,不需要密封避光保存。(　　) (4)84消毒液杀菌消毒过程中并未发生氧化还原反应。(　　) √ × × × 重难突破•能力素养全提升 探究角度 84消毒液的合理使用 例题 (2024湖北襄阳六中模拟)已知:NaClO能与水缓慢反应生成NaOH、HClO。某小组探究84消毒液的性质,请你参与他们的探究活动。 [观察]84消毒液是一种透明的液体。 [预测]NaClO中Cl显+1价,可能具有漂白性;它是弱酸盐,能与较强酸反应。 [实验]在相同条件下进行实验,测得84消毒液的漂白效率与温度的关系如图所示。 下列判断正确的是(　　) A.上述探究活动中只用到了观察法、实验法 B.可用pH试纸测定84消毒液的pH C.84消毒液需密封保存,使用时可用沸水稀释 D.温度大于30 ℃时,漂白效率降低的原因可能是HClO分解加快 D 解析 根据活动内容,题述探究活动中用到了观察法、推测法、实验法,A错误;84消毒液具有强氧化性、漂白性,需要用pH计测量pH,不能用pH试纸测定,B错误;84消毒液需密封保存,使用时加蒸馏水稀释即可,沸水易导致次氯酸分解,C错误;次氯酸不稳定,温度大于30 ℃时,漂白效率降低的原因可能是HClO分解加快,D正确。 [对点训练] 84消毒液是常用的消毒剂,下列有关84消毒液的叙述不正确的是(　　) A.84消毒液的有效成分是次氯酸钠 B.使用时向84消毒液中加入少量醋酸消毒能力更强 C.84消毒液可适用于皮毛制品及钢铁制品的消毒 D.84消毒液、医用酒精均可用于病毒消毒,其消毒原理不同 C 解析 84消毒液的有效成分是次氯酸钠,A正确;使用时向84消毒液中加入少量醋酸,醋酸和次氯酸根离子生成次氯酸,使消毒能力更强,B正确;84消毒液具有强氧化性,不适用于皮毛制品的消毒,C错误;84消毒液具有强氧化性,医用酒精可以使蛋白质变性,均可用于病毒消毒,其消毒原理不同,D正确。 知识点二　探究消毒剂的使用问题 基础落实•必备知识全过关 知识点二　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 探究内容 实验内容 实验现象 H2O2和NaClO反应原理   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。 4.“池水变绿”原因 5.分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法 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,进行必要的验证 深度思考 (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、稀硝酸、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硝酸,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,过氧乙酸与次氯酸钠溶液混合,会发生反应而迅速失去消毒效果,故过氧乙酸和84消毒液不能混合使用。 教材拓展 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,有针对性地选择和使用,切不可混用,因为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,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,降低杀菌效果。 重难突破•能力素养全提升 探究角度 消毒剂的合理使用 例题 (2024湖南长沙一中模拟)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题: (1)Cl2为淡黄绿色气体,在实验室常用MnO2与浓盐酸反应制取,其化学方程式为  　。  也可用酸性高锰酸钾和浓盐酸在常温下反应制取,其离子方程式为   　。  高锰酸钾和二氧化锰的氧化性强弱顺序:KMnO4　　　(填“>”“<”或“无法确定”)MnO2。  MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑ > (2)ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,逸出大量气泡,得到ClO2溶液(同时生成了NaCl),每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为　　　 mol;产生“气泡”的化学方程式为   　。  (3)84消毒液的有效成分为NaClO,工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%,则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为　　　　 kg(保留三位有效数字,下同)。NaClO的消毒效率(单位质量得到的电子数)是Cl2的　　 　。 1.25 NaHCO3+NaHSO4══CO2↑+Na2SO4+H2O 203 0.953(或95.3%等) 解析 (1)二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气、氯化锰、水: MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑;酸性高锰酸钾和浓盐酸在常温下反应生成氯化锰和氯气、水,其离子方程式为2 +16H++10Cl-══2Mn2++5Cl2↑+8H2O;其反应在常温下就可以进行,而二氧化锰的反应需要加热生成氯气,说明高锰酸钾氧化性强于二氧化锰的氧化性。 [对点训练] 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消毒液的有效成分是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 C 解析 84消毒液的有效成分是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消毒液的有效成分为次氯酸钠,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。 ②氧化性:能与Fe2+、S、I-等还原剂反应。 2Mn+16H++10Cl-══2Mn2++5Cl2↑+8H2O Mn (2)得到ClO2溶液同时生成了NaCl,则NaClO2中部分氯元素化合价升高 为+4得到ClO2、部分降低为-1得到NaCl,根据电子守恒可知:5Cl+4H+ ══4ClO2↑+Cl-+2H2O,则每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的物质的量为 mol=1.25 mol;产生“气泡”的反应为硫酸氢钠和碳酸氢钠生成二氧化碳和水、硫酸钠,NaHCO3+NaHSO4══CO2↑+Na2SO4+H2O。 (3)Cl2和NaOH溶液生成NaClO的反应为Cl2+2NaOH══ NaClO+NaCl+H2O,设反应中消耗Cl2和NaOH溶液的质量分别为a kg和b kg,依据题意列等量关系式:a+b=1 000,由化学方程式可知,解得a≈203,b≈797;NaClO的消毒过程中氯元素化合价由+1变为-1,氯气消毒过程中氯元素化合价由0变为-1,则NaClO~2e-~Cl2,≈0.953。 $$