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1.1.常见化学试剂的杀菌消毒原理常见化学试剂的杀菌消毒原理(1)(1)酒精酒精: :吸收细菌蛋白质中的水分吸收细菌蛋白质中的水分, ,使其使其_。(2)(2)医用双氧水医用双氧水: :具有具有_,_,可以把脓液、污物中的可以把脓液、污物中的细菌细菌_,_,从而杀死细菌。从而杀死细菌。脱水变性脱水变性氧化性氧化性氧化氧化2.2.次氯酸钠次氯酸钠(1)(1)物理性质物理性质: :易溶于水的白色固体。易溶于水的白色固体。(2)(2)化学性质化学性质: :与碳酸反应与碳酸反应: :_。氧化性氧化性:_:_。NaClO+CONaClO+CO2 2
2、+H+H2 2O O=HClO+ NaHCOHClO+ NaHCO3 3ClOClO- -+Cl+Cl- -+2H+2H+ +=ClCl2 2+ H+ H2 2O O漂白性漂白性: :可使有色衣物褪色。可使有色衣物褪色。与过氧化氢反应与过氧化氢反应:_:_。NaClO+HNaClO+H2 2O O2 2=NaCl+HNaCl+H2 2O+OO+O2 23.3.次氯酸次氯酸(1)(1)物理性质物理性质: :易溶于水。易溶于水。(2)(2)化学性质化学性质: :与碱与碱(NaOH)(NaOH)反应反应:_:_。不稳定性不稳定性:_:_。强氧化性强氧化性: :可以消毒、杀菌。可以消毒、杀菌。HClO
3、+ NaOHHClO+ NaOH=NaClO+HNaClO+H2 2O O光照2HClO2HClO 2HCl+O2HCl+O2 2遇过量遇过量HClHCl放出放出ClCl2 2: :_HClO+HClHClO+HCl=ClCl2 2+H+H2 2O O含氯消毒剂失效含氯消毒剂失效: :_。光照NaClO+HClNaClO+HCl=HClO+NaClHClO+NaClNaClO+CONaClO+CO2 2+H+H2 2O=HClO+ NaHCOO=HClO+ NaHCO3 3,2HClO 2HCl+O2HClO 2HCl+O2 2【情境情境思考思考】在我们的日常生活中会经常用到各式各样的消毒剂在
4、我们的日常生活中会经常用到各式各样的消毒剂, ,如如家庭中常用的家庭中常用的 “ “84”84”消毒液消毒液, ,医院里常用的碘酒、双医院里常用的碘酒、双氧水氧水, ,而卫生防疫部门常用漂白粉、灰锰氧等。而卫生防疫部门常用漂白粉、灰锰氧等。消毒剂应用广泛消毒剂应用广泛, ,种类繁多种类繁多, ,你知道这些消毒剂的有效你知道这些消毒剂的有效成分是什么吗成分是什么吗? ?提示提示: :“84”“84”消毒液和漂白粉的有效成分都是次氯酸盐消毒液和漂白粉的有效成分都是次氯酸盐, ,碘酒是碘的酒精溶液碘酒是碘的酒精溶液, ,双氧水的成分是双氧水的成分是H H2 2O O2 2, ,而灰锰氧而灰锰氧的成分
5、是高锰酸钾。的成分是高锰酸钾。项目活动项目活动1 1解读解读“84”84”消毒液的产品说明消毒液的产品说明如图为如图为“84”84”消毒液的产品说明书消毒液的产品说明书: :从物质分类和氧化还原反应角度分析从物质分类和氧化还原反应角度分析,“84”,“84”消毒液的消毒液的有效成分次氯酸钠有什么性质有效成分次氯酸钠有什么性质? ?【活动探究活动探究】1.1.实验药品实验药品稀释的稀释的“84”84”消毒液消毒液, ,稀盐酸稀盐酸, ,稀硫酸稀硫酸,NaOH,NaOH溶液溶液, ,淀粉淀粉碘化钾溶液碘化钾溶液; ;淀粉碘化钾试纸淀粉碘化钾试纸,pH,pH试纸试纸, ,胶头滴管胶头滴管, ,培养皿
6、培养皿, ,表面皿表面皿, ,棉棉花花, ,玻璃棒。玻璃棒。2.2.实验方案实验方案(1)(1)将一小片将一小片pHpH试纸置于表面皿上试纸置于表面皿上, ,用玻璃棒蘸取稀释用玻璃棒蘸取稀释的的“84”84”消毒液点到试纸中央。消毒液点到试纸中央。现象与结论现象与结论: :试纸先变蓝色试纸先变蓝色, ,后褪色后褪色, ,说明次氯酸钠溶液说明次氯酸钠溶液显碱性显碱性, ,且次氯酸钠具有氧化性。且次氯酸钠具有氧化性。(2)(2)按图示向两溶液中同时滴加淀粉碘化钾溶液。按图示向两溶液中同时滴加淀粉碘化钾溶液。现象与结论现象与结论: :溶液均变蓝且溶液均变蓝且b b比比a a快速快速, ,说明次氯酸钠
7、与说明次氯酸钠与硫酸反应生成的硫酸反应生成的HClOHClO的氧化性比次氯酸钠更强。的氧化性比次氯酸钠更强。(3)(3)将少量稀释的将少量稀释的“84”84”消毒液与少量稀盐酸混合加入消毒液与少量稀盐酸混合加入培养皿中培养皿中, ,同时放置湿润的淀粉碘化钾试纸同时放置湿润的淀粉碘化钾试纸, ,盖上表面盖上表面皿皿, ,并在表面皿与培养皿之间塞入蘸有并在表面皿与培养皿之间塞入蘸有NaOHNaOH溶液的棉花溶液的棉花团。团。现象与结论现象与结论: :产生黄绿色气体产生黄绿色气体, ,淀粉碘化钾试纸变蓝。淀粉碘化钾试纸变蓝。次氯酸钠中氯元素显次氯酸钠中氯元素显+1+1价价,HCl,HCl中氯元素显中
8、氯元素显-1-1价价, ,从氧化从氧化还原反应规律看还原反应规律看, ,两者反应生成两者反应生成ClCl2 2,Cl,Cl2 2显黄绿色显黄绿色, ,且能且能将碘离子氧化为碘单质将碘离子氧化为碘单质, ,故淀粉碘化钾试纸变蓝故淀粉碘化钾试纸变蓝, ,蘸有蘸有NaOHNaOH溶液的棉花团用于吸收氯气溶液的棉花团用于吸收氯气, ,防止污染空气。防止污染空气。【思考讨论思考讨论】(1)“84”(1)“84”消毒液的产品说明中哪些注意事项可以用次消毒液的产品说明中哪些注意事项可以用次氯酸钠的性质来解释氯酸钠的性质来解释? ?提示提示: :注意事项注意事项1 1、2 2、3 3可用次氯酸钠的氧化性、腐蚀
9、可用次氯酸钠的氧化性、腐蚀性解释。注意事项性解释。注意事项4 4、5 5、6 6是因为次氯酸钠能与酸反应是因为次氯酸钠能与酸反应产生次氯酸产生次氯酸, ,次氯酸具有漂白性次氯酸具有漂白性, ,且次氯酸见光受热易且次氯酸见光受热易分解。分解。(2)(2)资料表明资料表明,“84”,“84”消毒液使用过程中起主要消毒作消毒液使用过程中起主要消毒作用的是次氯酸。在日常生活中使用用的是次氯酸。在日常生活中使用“84”84”消毒液消毒液, ,次氯次氯酸是如何产生的呢酸是如何产生的呢? ?提示提示: :次氯酸是一种比碳酸弱的酸次氯酸是一种比碳酸弱的酸, ,根据较强酸制较弱根据较强酸制较弱酸的原理酸的原理,
10、 ,空气中的空气中的COCO2 2溶于水溶于水, ,与次氯酸钠反应可产生与次氯酸钠反应可产生次氯酸。次氯酸。【探究总结探究总结】1.1.次氯酸钠次氯酸钠2.2.次氯酸的性质次氯酸的性质(1)(1)弱酸性弱酸性: :比碳酸弱。比碳酸弱。(2)(2)氧化性氧化性: :能与能与FeFe2+2+、S S 、I I- -等还原剂反应。等还原剂反应。(3)(3)不稳定性不稳定性: :见光易分解见光易分解:2HClO 2HCl+O:2HClO 2HCl+O2 2。(4)(4)漂白性漂白性: :次氯酸具有氧化性次氯酸具有氧化性, ,能将某些有色物质氧化能将某些有色物质氧化成无色物质。成无色物质。23O 光照
11、3.3.常见含氯消毒剂常见含氯消毒剂【迁移应用迁移应用】1.1.有经验的阿姨在用氯气消毒过的自来水洗有色衣服有经验的阿姨在用氯气消毒过的自来水洗有色衣服之前之前, ,都会将自来水在阳光下暴晒一段时间都会将自来水在阳光下暴晒一段时间, ,其目的是其目的是 ( () )A.A.使水中的杂质沉淀使水中的杂质沉淀 B.B.使水中的使水中的HClOHClO分解分解C.C.起到杀菌作用起到杀菌作用 D.D.增加水中增加水中O O2 2的含量的含量【解析解析】选选B B。氯水中的。氯水中的HClOHClO具有漂白性具有漂白性, ,暴晒可使其暴晒可使其分解分解, ,洗衣服不会褪色洗衣服不会褪色,B,B正确。正
12、确。2.2.探究漂白粉在空气中久置后是否失效探究漂白粉在空气中久置后是否失效: :(1)(1)漂白粉的主要成分是漂白粉的主要成分是Ca(ClO)Ca(ClO)2 2、CaClCaCl2 2, ,有效成分是有效成分是Ca(ClO)Ca(ClO)2 2。如何检验。如何检验Ca(ClO)Ca(ClO)2 2的存在的存在? ?提示提示: :Ca(ClO)Ca(ClO)2 2具有漂白作用具有漂白作用, ,将其加入紫色石蕊试液将其加入紫色石蕊试液中中, ,若紫色褪去若紫色褪去, ,证明存在证明存在Ca(ClO)Ca(ClO)2 2。(2)(2)漂白粉在空气中久置漂白粉在空气中久置, ,为什么会失效为什么会
13、失效? ?用化学方程式用化学方程式表示。表示。提示提示: :Ca(ClO)Ca(ClO)2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O O=CaCOCaCO3 3+2HClO,+2HClO,2HClO2HClO 2HCl+O2HCl+O2 2,故失效。故失效。(3)(3)若漂白粉完全变质若漂白粉完全变质, ,如何检验如何检验? ?提示提示: :将久置的漂白粉样品加入紫色石蕊试液中将久置的漂白粉样品加入紫色石蕊试液中, ,若紫若紫色不褪去色不褪去, ,证明不存在证明不存在Ca(ClO)Ca(ClO)2 2。 光照 (4)(4)若漂白粉部分变质若漂白粉部分变质, ,如何检验变质后的产物如何检验变质后的产
14、物? ?提示提示: :先将少量久置的漂白粉样品加入紫色石蕊试液中先将少量久置的漂白粉样品加入紫色石蕊试液中, ,若紫色褪去若紫色褪去, ,证明存在证明存在Ca(ClO)Ca(ClO)2 2; ;然后再取一定量久置然后再取一定量久置的漂白粉样品溶于水的漂白粉样品溶于水, ,过滤过滤, ,洗净沉淀洗净沉淀, ,将沉淀溶于盐酸将沉淀溶于盐酸, ,再将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中再将产生的无色无味气体通入澄清石灰水中, ,若澄清若澄清石灰水变浑浊石灰水变浑浊, ,证明产生了证明产生了CaCOCaCO3 3沉淀。沉淀。3.(20193.(2019济南高一检测济南高一检测)“84)“84消毒液消毒液
15、”是生活中常用是生活中常用的消毒剂的消毒剂, ,可与硫酸溶液反应制取氯气可与硫酸溶液反应制取氯气, ,反应原理为反应原理为: : NaClO+NaCl+HNaClO+NaCl+H2 2SOSO4 4 Na Na2 2SOSO4 4+Cl+Cl2 2+H+H2 2O;O;为探究氯气的为探究氯气的性质性质, ,某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示的实某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示的实验装置验装置: :(1)(1)从、装置中选择合适的制氯气装置从、装置中选择合适的制氯气装置(A(A处处) ) _ (_ (填写序号填写序号) )。(2)(2)装置装置B B、C C中依次放的是干燥的红色布条和
16、湿润的红中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条色布条, ,实验过程中该同学发现装置实验过程中该同学发现装置B B中的布条也褪色中的布条也褪色, ,其原因可能是其原因可能是_;_;说明该装置存在明显的缺陷说明该装置存在明显的缺陷, ,请提出合请提出合理的改进的方法理的改进的方法_。(3)(3)为了验证氯气的氧化性为了验证氯气的氧化性, ,将氯气通入将氯气通入NaNa2 2SOSO3 3溶液中溶液中, ,然后检验反应后溶液中是否含有然后检验反应后溶液中是否含有S S 。检验。检验S S 的方的方法是法是: :取少量反应后溶液于试管中取少量反应后溶液于试管中, ,先加入足量的先加入足量的_至无明
17、显现象至无明显现象, ,然后再加入少量然后再加入少量_溶液溶液, ,有白色沉淀生成有白色沉淀生成, ,说明含有说明含有S S 。24O24O24O(4)(4)氯气通入饱和氯气通入饱和NaHCONaHCO3 3溶液能产生无色气体溶液能产生无色气体, ,已知酸已知酸性性: :盐酸盐酸 碳酸碳酸 次氯酸次氯酸, ,该实验证明氯气与水反应的生该实验证明氯气与水反应的生成物中含有成物中含有_(_(填填“盐酸盐酸”或或“次氯酸次氯酸”) )。【解析解析】(1)(1)由由NaClO+NaCl+HNaClO+NaCl+H2 2SOSO4 4 Na Na2 2SOSO4 4+Cl+Cl2 2+H+H2 2O O
18、可知可知, ,反应有液体参加反应有液体参加, ,需要加热需要加热, ,所以选装置所以选装置;(2);(2)装装置置B B中干燥的有色布条褪色中干燥的有色布条褪色, ,说明氯气中可能混有少量说明氯气中可能混有少量的水蒸气的水蒸气, ,氯气与水反应生成次氯酸而漂白氯气与水反应生成次氯酸而漂白, ,因此应在因此应在A A和和B B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶, ,除去除去ClCl2 2中的水蒸中的水蒸气气;(3);(3)检验硫酸根必须排除其他离子的干扰检验硫酸根必须排除其他离子的干扰, ,因此检验因此检验反应后溶液中含有反应后溶液中含有S S 的方法是的方法是: :取少量反应
19、后溶液于取少量反应后溶液于试管中试管中, ,先加入足量的稀盐酸至无明显现象先加入足量的稀盐酸至无明显现象, ,然后再加然后再加入少量入少量BaClBaCl2 2溶液有白色沉淀生成溶液有白色沉淀生成, ,说明含有说明含有S ;S ;(4)(4)氯气通入水溶液会反应生成盐酸和次氯酸氯气通入水溶液会反应生成盐酸和次氯酸, ,酸性盐酸性盐酸酸 碳酸碳酸 次氯酸次氯酸, ,氯气通入饱和氯气通入饱和NaHCONaHCO3 3溶液能产生无色溶液能产生无色气体气体, ,证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。24O24O答案答案: :(1)(1)(2)(2)产生的氯气中含有水蒸
20、气会反应生成产生的氯气中含有水蒸气会反应生成次氯酸在装置次氯酸在装置A A、B B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶( (或或干燥装置干燥装置) )(3) (3) 稀盐酸稀盐酸( (或或HClHCl溶液溶液) )BaClBaCl2 2( (或其他或其他合理答案合理答案) )(4)(4)盐酸盐酸 项目活动项目活动2 2探究消毒剂的使用问题探究消毒剂的使用问题某游泳池一直使用含氯消毒剂抑制藻类生长某游泳池一直使用含氯消毒剂抑制藻类生长, ,误加双氧误加双氧水后水后, ,泳池变绿泳池变绿, ,发生这种变化的原理是什么发生这种变化的原理是什么? ?设计实验探究消毒剂在使用时应注意的问
21、题。设计实验探究消毒剂在使用时应注意的问题。【活动探究】【活动探究】【实验用品】【实验用品】次氯酸钠溶液次氯酸钠溶液, ,双氧水双氧水, ,稀硝酸稀硝酸, ,硝酸银溶液硝酸银溶液, ,火柴火柴, ,试试管管, ,导管导管, ,胶头滴管。胶头滴管。【实验步骤实验步骤】(1)(1)向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量双氧向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量双氧水。水。 现象与结论现象与结论: :观察到有较多气泡冒出。观察到有较多气泡冒出。(2)(2)探究生成的气体是否为氧气。用带火星的火柴棒靠探究生成的气体是否为氧气。用带火星的火柴棒靠近导气管口近导气管口, ,观察实验现象。观察实验现象。现象
22、与结论现象与结论: :木条复燃木条复燃, ,证明有氧气生成。证明有氧气生成。(3)(3)向试管中继续加入双氧水至过量向试管中继续加入双氧水至过量, ,再加入足量稀硝再加入足量稀硝酸酸化酸酸化, ,最后加入硝酸银溶液最后加入硝酸银溶液, ,检验检验ClCl- -的存在。的存在。【思考讨论思考讨论】1.1.实验过程中为什么要控制双氧水的用量实验过程中为什么要控制双氧水的用量? ?提示提示: :过量双氧水久置也能缓慢分解生成氧气。过量双氧水久置也能缓慢分解生成氧气。2.2.为什么向试管继续加入过量双氧水为什么向试管继续加入过量双氧水? ?提示提示: :加入过量双氧水加入过量双氧水, ,目的是将次氯酸
23、钠全部还原目的是将次氯酸钠全部还原, ,防防止加入硝酸后生成止加入硝酸后生成HClO,HClO,次氯酸分解生成次氯酸分解生成HCl(ClHCl(Cl- -) )会干会干扰实验。扰实验。3.3.判断判断ClCl- -存在的现象是什么存在的现象是什么? ?写出该现象的离子方程写出该现象的离子方程式。式。提示提示: :产生白色沉淀。产生白色沉淀。ClCl- -+Ag+Ag+ +=AgCl=AgCl。【探究总结探究总结】分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法: :【迁移应用迁移应用】1.1.漂白粉在社会生活、工业生产中用途广泛。漂白粉漂白粉在社会生活、工业生产
24、中用途广泛。漂白粉除了具有漂白作用外除了具有漂白作用外, ,还能杀菌、消毒。还能杀菌、消毒。(1)(1)近年近年, ,世界各地自然灾害频发世界各地自然灾害频发, ,灾区人们的饮用水灾区人们的饮用水, ,必须用漂白粉等药品消毒后才能饮用必须用漂白粉等药品消毒后才能饮用, ,以防传染病的发以防传染病的发生生, ,但瓶装漂白粉久置空气中会呈稀糊粥状而失效。试但瓶装漂白粉久置空气中会呈稀糊粥状而失效。试用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因。用化学方程式表示漂白粉在空气中易失效的原因。(2)(2)已知浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应已知浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应: :Ca(ClO)Ca(ClO)
25、2 2+4HCl(+4HCl(浓浓)=CaCl)=CaCl2 2+2Cl+2Cl2 2+2H+2H2 2O O用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中, ,可能含有可能含有哪些杂质气体哪些杂质气体? ?【解析解析】(1)(1)由于酸性由于酸性H H2 2COCO3 3HClO,HClO,所以所以Ca(ClO)Ca(ClO)2 2在空气在空气中易跟中易跟COCO2 2、H H2 2O O反应生成反应生成CaCOCaCO3 3和和HClO,HClOHClO,HClO见光易分解见光易分解。(2)(2)用含用含CaCOCaCO3 3的的Ca(ClO)Ca(ClO)2
26、 2跟浓盐酸制取跟浓盐酸制取ClCl2 2,Cl,Cl2 2中可中可能含有能含有COCO2 2、H H2 2O O、HClHCl等杂质。等杂质。答案答案: :(1)(1)Ca(ClO)Ca(ClO)2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O O=CaCOCaCO3 3+2HClO+2HClO2HClO2HClO 2HCl+O2HCl+O2 2(2)(2)可能含有可能含有COCO2 2、H H2 2O O、HClHCl等杂质等杂质 光照 2.2.氯系消毒剂是目前使用最广泛的一类消毒剂氯系消毒剂是目前使用最广泛的一类消毒剂, ,在生产在生产生活中有着重要的应用。主要有氯气、次氯酸、次氯生活中有着重要
27、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。酸盐、亚氯酸钠、二氧化氯以及氯胺等。(1)(1)氯气对水杀菌消毒体系中起杀菌作用的主要是氯气对水杀菌消毒体系中起杀菌作用的主要是HClO,HClO,生成生成HClOHClO的离子方程式为的离子方程式为_。(2)(2)与次氯酸相比与次氯酸相比, ,用次氯酸盐作消毒剂有哪些优点用次氯酸盐作消毒剂有哪些优点( (至至少写两点少写两点)?_)?_。(3)(3)氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂氯胺是一种长效缓释有机氯消毒剂, ,有强氧化性有强氧化性, ,其其杀菌能力是一般含氯消毒剂的杀菌能力是一般含氯消毒剂的4 45 5倍倍, ,氯胺中氯
28、的化合氯胺中氯的化合价为价为_,_,氯胺的消毒原理是什么氯胺的消毒原理是什么?_?_。【解析解析】(1)(1)氯气与水反应生成氯气与水反应生成HClO HClO 和和HCl ,HCl ,反应的离反应的离子方程式为子方程式为ClCl2 2+H+H2 2O=HClO+HO=HClO+H+ +Cl+Cl- -。(2)(2)次氯酸不稳定次氯酸不稳定, ,易分解易分解, ,而次氯酸盐稳定性好而次氯酸盐稳定性好, ,可长可长期保存期保存, ,容易储存、运输。容易储存、运输。(3)NH(3)NH2 2ClCl中氮元素为中氮元素为-3-3价价,Cl,Cl为为+1+1价价,NH,NH2 2Cl Cl 溶于水发生
29、溶于水发生反应反应:NH:NH2 2Cl+HCl+H2 2O NHO NH3 3+HClO,+HClO,反应生成的反应生成的HClOHClO能杀菌能杀菌消毒。消毒。答案答案: :(1)Cl(1)Cl2 2+H+H2 2O O=HClO+HHClO+H+ +Cl+Cl- -(2)(2)次氯酸盐稳定性好次氯酸盐稳定性好, ,可长期保存可长期保存, ,容易储存、运输容易储存、运输(3)+1(3)+1NHNH2 2ClCl溶于水发生反应溶于水发生反应:NH:NH2 2Cl+HCl+H2 2O NHO NH3 3+ + HClO,HClO,反应生成的反应生成的HClOHClO能杀菌消毒能杀菌消毒课题任务
30、课题任务: :以离子反应、氧化还原反应知识为载体以离子反应、氧化还原反应知识为载体, ,解解决污水处理问题决污水处理问题【情境创设情境创设】近些年近些年, ,中国污水排放的总量成倍扩增中国污水排放的总量成倍扩增,2015,2015年已年已达达7.3537.35310101010 t, t,如任其自由排放如任其自由排放, ,极易造成水体污染极易造成水体污染, ,对环境、人类带来不可弥补的伤害。对环境、人类带来不可弥补的伤害。20162016年年1212月月, ,发改发改委、住建部联合发布委、住建部联合发布“十三五十三五”全国城镇污水处理全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划及再生利用设施建设规划
31、, ,要求到要求到20202020年底年底, ,城市污城市污水处理率达到水处理率达到95%,95%,相比相比20152015年提高年提高3%3%。20172017年年1010月月1818日日, ,习近平同志在十九大报告中指出习近平同志在十九大报告中指出, ,坚持人与自然和坚持人与自然和谐共生谐共生, ,必须树立和践行必须树立和践行“绿水青山就是金山银山绿水青山就是金山银山”的的理念理念, ,坚持节约资源和保护环境的基本国策。利用氧化坚持节约资源和保护环境的基本国策。利用氧化还原反应进行污水处理是削弱水污染的首选手段之一。还原反应进行污水处理是削弱水污染的首选手段之一。在绿色发展理念的指引下在绿
32、色发展理念的指引下, ,柳州实现了经济效益与柳州实现了经济效益与环境效益的统一环境效益的统一, ,工业发展与生态环境的良性互动工业发展与生态环境的良性互动, ,走走出了一条出了一条“生态工业城生态工业城”的发展新路。如今柳州也已的发展新路。如今柳州也已成为国家低碳试点城市、国家循环经济示范城市。成为国家低碳试点城市、国家循环经济示范城市。【素养解读素养解读】1.1.核心素养核心素养: :(1)(1)科学探究与创新意识科学探究与创新意识: :能发现和提出有探究价值的能发现和提出有探究价值的问题问题, ,能从问题和假设出发能从问题和假设出发, ,依据研究目的依据研究目的, ,设计探究方设计探究方案
33、。案。(2)(2)科学态度与社会责任科学态度与社会责任: :具有探索未知、崇尚真理的具有探索未知、崇尚真理的意识意识; ;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。2.2.素养目标素养目标: :通过课题的探究学习通过课题的探究学习, ,掌握氧化还原反应相关知识掌握氧化还原反应相关知识, ,初初步养成绿色应用意识步养成绿色应用意识, ,增强社会责任感。增强社会责任感。【素养探究素养探究】【探究一探究一】污水成分的分析污水成分的分析1.1.按照污水来源按照污水来源, ,污水可以分为工业废水、生活污水、污水可以分为工业废水、生活污水、商业污水和表面径流四类。某化
34、学兴趣小组同学为鉴商业污水和表面径流四类。某化学兴趣小组同学为鉴定某工厂排出的污水成分定某工厂排出的污水成分, ,他们查询该工厂的有关资料他们查询该工厂的有关资料后后, ,推测出河水中可能含有推测出河水中可能含有HClHCl、H H2 2S S、NaNa2 2SOSO4 4、NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3中的一种或几种物质。中的一种或几种物质。(1)(1)请根据酸、碱、盐的分类标准请根据酸、碱、盐的分类标准, ,将污水中含有的几将污水中含有的几种物质进行分类。种物质进行分类。提示提示: :酸酸:HCl:HCl、H H2 2S;S;碱碱:NaOH;:NaOH;盐盐:Na:Na2
35、2COCO3 3、NaNa2 2SOSO4 4。(2)(2)取一张取一张pHpH试纸放在玻璃片上试纸放在玻璃片上, ,用玻璃棒蘸取污水样用玻璃棒蘸取污水样品品, ,滴在滴在pHpH试纸中央试纸中央, ,然后与标准比色卡比较然后与标准比色卡比较, ,读数为读数为pH=2,pH=2,由此判断污水可能的组成成分由此判断污水可能的组成成分, ,并说出你的理由并说出你的理由。提示提示: :HClHCl、H H2 2S S。由于污水。由于污水pH=2,pH=2,故污水显酸性。故污水显酸性。(3)(3)如何设计实验证明污水中是否存在如何设计实验证明污水中是否存在NaNa2 2SOSO4 4, ,请写出你请写
36、出你的思路的思路, ,并与同学们进行交流。并与同学们进行交流。( (可以采用物理方法可以采用物理方法, ,也也可以采用化学方法可以采用化学方法) )提示提示: :取少量溶液加热取少量溶液加热, ,滴加少量滴加少量BaClBaCl2 2溶液溶液, ,再滴加稀再滴加稀硝酸溶液硝酸溶液, ,若有沉淀不溶解若有沉淀不溶解, ,则证明污水中存在则证明污水中存在NaNa2 2SOSO4 4。(4)(4)溶解氧是指溶解在水里氧的量溶解氧是指溶解在水里氧的量, ,通常记作通常记作DO,DO,水中溶水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。可用具解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。可用具有还原性的物质与
37、水中的有还原性的物质与水中的O O2 2反应反应, ,进行定量检测。测定进行定量检测。测定原理如下原理如下: :氧的固定氧的固定: :用溶氧量瓶采集水样用溶氧量瓶采集水样, ,把样品与含把样品与含Mn(OH)Mn(OH)2 2的碱性的碱性 KI KI 混合液混合混合液混合, ,生成生成 MnO(OH)MnO(OH)2 2, ,实现氧的固定实现氧的固定。请写出该步反应的化学方程式。请写出该步反应的化学方程式, ,分析该反应是否为氧分析该反应是否为氧化还原反应化还原反应, ,若是若是, ,请指明该反应的氧化剂、还原剂、请指明该反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。氧化产物、还原产物。提示提示:
38、 :Mn(OH)Mn(OH)2 2与与O O2 2反应生成反应生成 MnO(OH)MnO(OH)2 2, ,锰的化合价升高锰的化合价升高, ,O O2 2的化合价降低的化合价降低, ,故该反应是氧化还原反应故该反应是氧化还原反应, Mn(OH), Mn(OH)2 2为为还原剂还原剂,O,O2 2为氧化剂为氧化剂,MnO(OH),MnO(OH)2 2既是氧化产物既是氧化产物, ,又是还原又是还原产物。产物。酸化酸化: :将固氧后的水样酸化将固氧后的水样酸化,MnO(OH),MnO(OH)2 2被被I I- -还原为还原为MnMn2+2+。请写出该步反应的离子方程式。请写出该步反应的离子方程式,
39、,分析该反应是否为氧分析该反应是否为氧化还原反应化还原反应, ,若是若是, ,请指明该反应的氧化剂、还原剂、请指明该反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。氧化产物、还原产物。提示提示: :反应的离子方程式为反应的离子方程式为:MnO(OH):MnO(OH)2 2+2I+2I- -+4H+4H+ +=Mn=Mn2+ 2+ +I+I2 2+3H+3H2 2O O。从化合价变化分析。从化合价变化分析, ,该反应是氧化还原反应该反应是氧化还原反应, ,氧化剂是氧化剂是 MnO(OH)MnO(OH)2 2, ,还原产物是还原产物是MnMn2+2+, ,还原剂是还原剂是KI,KI,氧化氧化产物是产物是
40、I I2 2。滴定滴定: :避光放置避光放置5 min,5 min,再用确定浓度的再用确定浓度的NaNa2 2S S2 2O O3 3溶液进溶液进行滴定行滴定2S2S2 2 +I +I2 2=2I=2I- -+S+S4 4 , ,根据所用根据所用NaNa2 2S S2 2O O3 3溶溶液的物质的量计算水中的溶氧量。液的物质的量计算水中的溶氧量。23O26O【探究二探究二】含硫污水的处理试剂的选用含硫污水的处理试剂的选用2.2.生活污水和某些工业废水放置时间长了会产生异臭生活污水和某些工业废水放置时间长了会产生异臭, ,水的异臭来源于硫化氢水的异臭来源于硫化氢(H(H2 2S)S)等恶臭物质。
41、等恶臭物质。(1)H(1)H2 2S S是一种无色、剧毒、有特殊臭鸡蛋味的气体是一种无色、剧毒、有特殊臭鸡蛋味的气体, ,具具有较强的还原性有较强的还原性, ,为了除去含硫污水中的为了除去含硫污水中的 H H2 2S,S,可以加可以加入哪种液体试剂作氧化剂入哪种液体试剂作氧化剂? ?请说明理由。请说明理由。提示提示: :由于由于H H2 2S S具有较强的还原性具有较强的还原性, ,可以加入可以加入H H2 2O O2 2、KMnOKMnO4 4等氧化剂。等氧化剂。(2)H(2)H2 2O O2 2可以用来处理可以用来处理H H2 2S, HS, H2 2O O2 2 浓度小时浓度小时, ,产
42、物是产物是S, S, H H2 2O O2 2浓度大时浓度大时, ,产物是产物是 S ,S ,请设计实验进行验证。请设计实验进行验证。提示提示: :设计对比试验。加入低浓度的设计对比试验。加入低浓度的H H2 2O O2 2, ,如果产生黄如果产生黄色沉淀色沉淀, ,则证明产物是则证明产物是S;S;加入高浓度的加入高浓度的 H H2 2O O2 2后后, ,取少取少量溶液量溶液, ,滴加少量滴加少量BaClBaCl2 2溶液溶液, ,再滴加稀硝酸溶液再滴加稀硝酸溶液, ,若有沉若有沉淀不溶解淀不溶解, ,则证明污水中存在则证明污水中存在NaNa2 2SOSO4 4。24O(3)K(3)K2 2
43、FeOFeO4 4是一种极好的氧化剂是一种极好的氧化剂, ,具有高效的消毒作用具有高效的消毒作用, ,为一种新型非氯高效消毒剂为一种新型非氯高效消毒剂, ,已知氧化性已知氧化性K K2 2FeOFeO4 4 H H2 2O O2 2, ,分析如果将分析如果将K K2 2FeOFeO4 4和和 H H2 2O O2 2同时加入含硫污水中同时加入含硫污水中, ,会增强会增强处理效果吗处理效果吗? ?提示提示: :不会。由于氧化性不会。由于氧化性K K2 2FeOFeO4 4HH2 2O O2 2, ,如果将如果将K K2 2FeOFeO4 4和和H H2 2O O2 2同时加入含硫污水中同时加入含
44、硫污水中,K,K2 2FeOFeO4 4将将 H H2 2O O2 2氧化氧化, ,失去消毒失去消毒作用。作用。【探究三探究三】迁移应用迁移应用3.20163.2016年奥运会期间年奥运会期间, ,里约游泳馆池里约游泳馆池水中绿藻爆发水中绿藻爆发, ,一夜之间变为绿色一夜之间变为绿色, ,引发多方关注。事后调查发现引发多方关注。事后调查发现, ,问题问题出在了消毒剂上。工作人员误用了出在了消毒剂上。工作人员误用了H H2 2O O2 2消毒剂消毒剂, ,造成消造成消毒效果降低。你能解释原因吗毒效果降低。你能解释原因吗? ?提示提示: :因为次氯酸和双氧水反应生成盐酸、水和氧气因为次氯酸和双氧水
45、反应生成盐酸、水和氧气: :HClO+HHClO+H2 2O O2 2=HCl+O=HCl+O2 2+H+H2 2O,O,而盐酸没有消毒作用而盐酸没有消毒作用, ,生生成了成了O O2 2促进了藻类的繁殖。促进了藻类的繁殖。【素养评价素养评价】1.1.宏观辨识宏观辨识水平水平1:1:能从物质的宏观特征入手能从物质的宏观特征入手, ,对物质对物质及其反应进行分类和表征。及其反应进行分类和表征。2.2.科学探究科学探究水平水平2:2:能对简单化学问题的解决提出可能对简单化学问题的解决提出可能的假设能的假设, ,依据假设设计实验方案依据假设设计实验方案, ,能运用多种方式收能运用多种方式收集实验证据
46、集实验证据, ,基于实验事实得出结论基于实验事实得出结论, ,提出自己的看法。提出自己的看法。3.3.证据推理与模型认知证据推理与模型认知水平水平3:3:能从定性与定量结合能从定性与定量结合上收集证据上收集证据, ,能通过定性分析和定量计算推出合理的结能通过定性分析和定量计算推出合理的结论论; ;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同异同; ;能对模型和原型的关系进行评价以改进模型能对模型和原型的关系进行评价以改进模型; ;能能说明模型使用的条件和适用范围。说明模型使用的条件和适用范围。4.4.科学探究科学探究水平水平4:4:能根据文献和实际需要提出综合能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题性的探究课题, ,根据假设提出多种探究方案根据假设提出多种探究方案, ,评价和优评价和优化方案。化方案。5.5.科学探究科学探究水平水平3:3:具有较强的问题意识具有较强的问题意识, ,能提出探究能提出探究的问题和假设的问题和假设, ,依据假设提出实验方案依据假设提出实验方案, ,独立完成实验。独立完成实验。6.6.证据推理证据推理水平水平4:4:能依据各类物质及其反应的不同能依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证据特征寻找充分的证据, ,能解释证据与结论之间的关系。能解释证据与结论之间的关系。
