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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.常见化学试剂的杀菌消毒原理
(1)酒精:吸收细菌蛋白质中的水分,使其_________。
(2)医用双氧水:具有_______,可以把脓液、污物中的
细菌_____,从而杀死细菌。脱水变性氧化性氧化2.次氯酸钠
(1)物理性质:易溶于水的白色固体。
(2)化学性质:
①与碳酸反应:
_____________________________。?
②氧化性:_________________________。?NaClO+CO2+H2O====HClO+ NaHCO3ClO-+Cl-+2H+====Cl2↑+ H2O③漂白性:可使有色衣物褪色。
④与过氧化氢反应:__________________________。NaClO+H2O2====NaCl+H2O+O2↑3.次氯酸
(1)物理性质:易溶于水。
(2)化学性质:
①与碱(NaOH)反应:_______________________。?
②不稳定性:__________________。
③强氧化性:可以消毒、杀菌。HClO+ NaOH====NaClO+H2O2HClO 2HCl+O2↑④遇过量HCl放出Cl2:
_______________________
HClO+HCl====Cl2↑+H2O
⑤含氯消毒剂失效:
_______________________________
__________________。NaClO+HCl====HClO+NaClNaClO+CO2+H2O====HClO+ NaHCO3,?2HClO 2HCl+O2↑【情境·思考】
在我们的日常生活中会经常用到各式各样的消毒剂,如
家庭中常用的 “84”消毒液,医院里常用的碘酒、双
氧水,而卫生防疫部门常用漂白粉、灰锰氧等。消毒剂应用广泛,种类繁多,你知道这些消毒剂的有效成分是什么吗?
提示:“84”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,双氧水的成分是H2O2,而灰锰氧的成分是高锰酸钾。项目活动1 解读“84”消毒液的产品说明
如图为“84”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,“84”消毒液的有效成分次氯酸钠有什么性质?【活动探究】
1.实验药品
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。2.实验方案
(1)将一小片pH试纸置于表面皿上,用玻璃棒蘸取稀释的“84”消毒液点到试纸中央。
现象与结论:试纸先变蓝色,后褪色,说明次氯酸钠溶液显碱性,且次氯酸钠具有氧化性。(2)按图示向两溶液中同时滴加淀粉碘化钾溶液。
现象与结论:溶液均变蓝且b比a快速,说明次氯酸钠与硫酸反应生成的HClO的氧化性比次氯酸钠更强。(3)将少量稀释的“84”消毒液与少量稀盐酸混合加入
培养皿中,同时放置湿润的淀粉碘化钾试纸,盖上表面
皿,并在表面皿与培养皿之间塞入蘸有NaOH溶液的棉花
团。现象与结论:产生黄绿色气体,淀粉碘化钾试纸变蓝。
次氯酸钠中氯元素显+1价,HCl中氯元素显-1价,从氧化
还原反应规律看,两者反应生成Cl2,Cl2显黄绿色,且能
将碘离子氧化为碘单质,故淀粉碘化钾试纸变蓝,蘸有
NaOH溶液的棉花团用于吸收氯气,防止污染空气。【思考讨论】
(1)“84”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?
提示:注意事项1、2、3可用次氯酸钠的氧化性、腐蚀性解释。注意事项4、5、6是因为次氯酸钠能与酸反应产生次氯酸,次氯酸具有漂白性,且次氯酸见光受热易分解。(2)资料表明,“84”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“84”消毒液,次氯酸是如何产生的呢?
提示:次氯酸是一种比碳酸弱的酸,根据较强酸制较弱酸的原理,空气中的CO2溶于水,与次氯酸钠反应可产生次氯酸。【探究总结】
1.次氯酸钠2.次氯酸的性质
(1)弱酸性:比碳酸弱。
(2)氧化性:能与Fe2+、S 、I-等还原剂反应。
(3)不稳定性:见光易分解:2HClO 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。3.常见含氯消毒剂【迁移应用】
1.有经验的阿姨在用氯气消毒过的自来水洗有色衣服
之前,都会将自来水在阳光下暴晒一段时间,其目的是
( )
A.使水中的杂质沉淀 B.使水中的HClO分解
C.起到杀菌作用 D.增加水中O2的含量【解析】选B。氯水中的HClO具有漂白性,暴晒可使其分解,洗衣服不会褪色,B正确。2.探究漂白粉在空气中久置后是否失效:
(1)漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2。如何检验Ca(ClO)2的存在?
提示:Ca(ClO)2具有漂白作用,将其加入紫色石蕊试液中,若紫色褪去,证明存在Ca(ClO)2。(2)漂白粉在空气中久置,为什么会失效?用化学方程式表示。
提示:Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3+2HClO,
2HClO 2HCl+O2↑,故失效。
(3)若漂白粉完全变质,如何检验?
提示:将久置的漂白粉样品加入紫色石蕊试液中,若紫色不褪去,证明不存在Ca(ClO)2。(4)若漂白粉部分变质,如何检验变质后的产物?
提示: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,证明存在Ca(ClO)2;然后再取一定量久置的漂白粉样品溶于水,过滤,洗净沉淀,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,若澄清石灰水变浑浊,证明产生了CaCO3沉淀。3.(2019·济南高一检测)“84消毒液”是生活中常用
的消毒剂,可与硫酸溶液反应制取氯气,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下所示的实
验装置: (1)从①、②、③装置中选择合适的制氯气装置(A处) ________ (填写序号)。?(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中的布条也褪色,
其原因可能是_________________________________
_____________;说明该装置存在明显的缺陷,请提出合
理的改进的方法______________________________。?(3)为了验证氯气的氧化性,将氯气通入Na2SO3溶液中,
然后检验反应后溶液中是否含有S 。检验S 的方
法是:取少量反应后溶液于试管中,先加入足量的___
_____至无明显现象,然后再加入少量________溶液,
有白色沉淀生成,说明含有S 。?(4)氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色气体,已知酸性:盐酸>碳酸>次氯酸,该实验证明氯气与水反应的生成物中含有________(填“盐酸”或“次氯酸”)。?【解析】(1)由NaClO+NaCl+H2SO4 Na2SO4+Cl2↑+H2O
可知,反应有液体参加,需要加热,所以选装置②;(2)装
置B中干燥的有色布条褪色,说明氯气中可能混有少量
的水蒸气,氯气与水反应生成次氯酸而漂白,因此应在A
和B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶,除去Cl2中的水蒸
气;(3)检验硫酸根必须排除其他离子的干扰,因此检验反应后溶液中含有S 的方法是:取少量反应后溶液于
试管中,先加入足量的稀盐酸至无明显现象,然后再加
入少量BaCl2溶液有白色沉淀生成,说明含有S ;
(4)氯气通入水溶液会反应生成盐酸和次氯酸,酸性盐
酸>碳酸>次氯酸,氯气通入饱和NaHCO3溶液能产生无色
气体,证明氯气与水反应的生成物中含有盐酸。答案:(1)② (2)产生的氯气中含有水蒸气会反应生成次氯酸 在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(或干燥装置) (3) 稀盐酸(或HCl溶液) BaCl2(或其他合理答案) (4)盐酸 项目活动2 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,误加双氧
水后,泳池变绿,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题。【活动探究】
【实验用品】
次氯酸钠溶液,双氧水,稀硝酸,硝酸银溶液,火柴,试管,导管,胶头滴管。【实验步骤】
(1)向图示装置中依次加入次氯酸钠溶液、少量双氧水。
现象与结论:观察到有较多气泡冒出。(2)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,观察实验现象。
现象与结论:木条复燃,证明有氧气生成。
(3)向试管中继续加入双氧水至过量,再加入足量稀硝酸酸化,最后加入硝酸银溶液,检验Cl-的存在。【思考讨论】
1.实验过程中为什么要控制双氧水的用量?
提示:过量双氧水久置也能缓慢分解生成氧气。
2.为什么向试管继续加入过量双氧水?
提示:加入过量双氧水,目的是将次氯酸钠全部还原,防止加入硝酸后生成HClO,次氯酸分解生成HCl(Cl-)会干扰实验。3.判断Cl-存在的现象是什么?写出该现象的离子方程式。
提示:产生白色沉淀。Cl-+Ag+====AgCl↓。【探究总结】
分析和解决与化学相关的实际问题的思路方法:【迁移应用】
1.漂白粉在社会生活、工业生产中用途广泛。漂白粉
除了具有漂白作用外,还能杀菌、消毒。
(1)近年,世界各地自然灾害频发,灾区人们的饮用水,
必须用漂白粉等药品消毒后才能饮用,以防传染病的发
生,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。(2)已知浓盐酸和次氯酸钙能发生如下反应:
Ca(ClO)2+4HCl(浓)====CaCl2+2Cl2↑+2H2O
用贮存很久的漂白粉与浓盐酸制得的氯气中,可能含有哪些杂质气体?【解析】(1)由于酸性H2CO3>HClO,所以Ca(ClO)2在空气中易跟CO2、H2O反应生成CaCO3和HClO,HClO见光易分解。(2)用含CaCO3的Ca(ClO)2跟浓盐酸制取Cl2,Cl2中可能含有CO2、H2O、HCl等杂质。答案:(1)①Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
②2HClO 2HCl+O2↑
(2)可能含有CO2、H2O、HCl等杂质2.氯系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。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。
(1)氯气对水杀菌消毒体系中起杀菌作用的主要是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4～5倍,氯胺中氯的化合
价为________,氯胺的消毒原理是什么?_________。?【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
期保存,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。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 NH2Cl溶于水发生反应:NH2Cl+H2O NH3+
HClO,反应生成的HClO能杀菌消毒课题任务:以离子反应、氧化还原反应知识为载体,解
决污水处理问题
【情境创设】
近些年,中国污水排放的总量成倍扩增,2015年已
达7.353×1010 t,如任其自由排放,极易造成水体污染,
对环境、人类带来不可弥补的伤害。2016年12月,发改委、住建部联合发布《“十三五”全国城镇污水处理
及再生利用设施建设规划》,要求到2020年底,城市污
水处理率达到95%,相比2015年提高3%。2017年10月18
日,习近平同志在十九大报告中指出,坚持人与自然和
谐共生,必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的
理念,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。 在绿色发展理念的指引下,柳州实现了经济效益与
环境效益的统一,工业发展与生态环境的良性互动,走
出了一条“生态工业城”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。【素养解读】
1.核心素养:
(1)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的
问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方
案。
(2)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的
意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。2.素养目标:
通过课题的探究学习,掌握氧化还原反应相关知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。【素养探究】
【探究一】污水成分的分析
1.按照污水来源,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。某化学兴趣小组同学为鉴
定某工厂排出的污水成分,他们查询该工厂的有关资料
后,推测出河水中可能含有HCl、H2S、Na2SO4、NaOH、
Na2CO3中的一种或几种物质。(1)请根据酸、碱、盐的分类标准,将污水中含有的几种物质进行分类。
提示:酸:HCl、H2S;碱:NaOH;盐:Na2CO3、Na2SO4。(2)取一张pH试纸放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取污水样品,滴在pH试纸中央,然后与标准比色卡比较,读数为pH=2,由此判断污水可能的组成成分,并说出你的理由。
提示:HCl、H2S。由于污水pH=2,故污水显酸性。(3)如何设计实验证明污水中是否存在Na2SO4,请写出你的思路,并与同学们进行交流。(可以采用物理方法,也可以采用化学方法)
提示:取少量溶液加热,滴加少量BaCl2溶液,再滴加稀硝酸溶液,若有沉淀不溶解,则证明污水中存在Na2SO4。(4)溶解氧是指溶解在水里氧的量,通常记作DO,水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。可用具有还原性的物质与水中的O2反应,进行定量检测。测定原理如下:①氧的固定:用溶氧量瓶采集水样,把样品与含Mn(OH)2的碱性 KI 混合液混合,生成 MnO(OH)2,实现氧的固定。请写出该步反应的化学方程式,分析该反应是否为氧化还原反应,若是,请指明该反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
提示:Mn(OH)2与O2反应生成 MnO(OH)2,锰的化合价升高,
O2的化合价降低,故该反应是氧化还原反应, Mn(OH)2为
还原剂,O2为氧化剂,MnO(OH)2既是氧化产物,又是还原
产物。②酸化:将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+。请写出该步反应的离子方程式,分析该反应是否为氧化还原反应,若是,请指明该反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。提示:反应的离子方程式为:MnO(OH)2+2I-+4H+====Mn2+
+I2+3H2O。从化合价变化分析,该反应是氧化还原反应,
氧化剂是 MnO(OH)2,还原产物是Mn2+,还原剂是KI,氧化
产物是I2。
③滴定:避光放置5 min,再用确定浓度的Na2S2O3溶液进
行滴定[2S2 +I2====2I-+S4 ],根据所用Na2S2O3溶
液的物质的量计算水中的溶氧量。【探究二】含硫污水的处理试剂的选用
2.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(H2S)等恶臭物质。
(1)H2S是一种无色、剧毒、有特殊臭鸡蛋味的气体,具有较强的还原性,为了除去含硫污水中的 H2S,可以加入哪种液体试剂作氧化剂?请说明理由。提示:由于H2S具有较强的还原性,可以加入H2O2、KMnO4等氧化剂。(2)H2O2可以用来处理H2S, H2O2 浓度小时,产物是S,
H2O2浓度大时,产物是 S ,请设计实验进行验证。
提示:设计对比试验。①加入低浓度的H2O2,如果产生黄
色沉淀,则证明产物是S;②加入高浓度的 H2O2后,取少
量溶液,滴加少量BaCl2溶液,再滴加稀硝酸溶液,若有沉
淀不溶解,则证明污水中存在Na2SO4。(3)K2FeO4是一种极好的氧化剂,具有高效的消毒作用,为一种新型非氯高效消毒剂,已知氧化性K2FeO4> H2O2,分析如果将K2FeO4和 H2O2同时加入含硫污水中,会增强处理效果吗?
提示:不会。由于氧化性K2FeO4>H2O2,如果将K2FeO4和H2O2同时加入含硫污水中,K2FeO4将 H2O2氧化,失去消毒作用。【探究三】迁移应用
3.2016年奥运会期间,里约游泳馆池
水中绿藻爆发,一夜之间变为绿色,
引发多方关注。事后调查发现,问题
出在了消毒剂上。工作人员误用了H2O2消毒剂,造成消
毒效果降低。你能解释原因吗?提示:因为次氯酸和双氧水反应生成盐酸、水和氧气:
HClO+H2O2====HCl+O2↑+H2O,而盐酸没有消毒作用,生
成了O2促进了藻类的繁殖。【素养评价】
1.宏观辨识—水平1:能从物质的宏观特征入手,对物质
及其反应进行分类和表征。
2.科学探究—水平2:能对简单化学问题的解决提出可
能的假设,依据假设设计实验方案,能运用多种方式收
集实验证据,基于实验事实得出结论,提出自己的看法。3.证据推理与模型认知—水平3:能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同;能对模型和原型的关系进行评价以改进模型;能说明模型使用的条件和适用范围。4.科学探究—水平4:能根据文献和实际需要提出综合
性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,评价和优
化方案。
5.科学探究—水平3:具有较强的问题意识,能提出探究
的问题和假设,依据假设提出实验方案,独立完成实验。
6.证据推理—水平4:能依据各类物质及其反应的不同
特征寻找充分的证据,能解释证据与结论之间的关系。7.科学态度与社会责任—水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。情境探究·素养提升
生产、生活中均会产生各种不同类型的废水需要处理。
(1)合成氨厂中废氨水可以用稀硫酸处理,可制备硫酸铵化肥,写出反应的离子方程式。
答案:NH3+H+N
(2)造纸、医药、食品及醋酸(CH3COOH)生产中会有大量醋酸废水, 可加入白云石(MgCO3·CaCO3)粉末除去,写出该反应的离子方程式。
答案:4CH3COOH+MgCO3·CaCO3Mg2++Ca2++2CO2↑+2H2O+4CH3COO-
(3)有一种工业废水,其中含有大量的FeSO4、少量的Ag+以及部分污泥。请设计一个既经济又合理的方法回收金属银并得到FeSO4溶液。
答案:①过滤除去污泥,②向滤液中加入过量的铁粉,使Ag+还原为Ag,③过滤,将Ag和过量的铁粉从溶液中分离出来,④将混有Fe粉的Ag用稀H2SO4处理,使Fe溶解,⑤过滤,分离出银,⑥将③、⑤两步的滤液合并得FeSO4溶液。
课堂检测·素养达标
1.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,为了保证人们身心健康,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
【解析】选C。烧碱的主要成分为NaOH,不具有漂白、杀菌、消毒作用。
2.Cl2溶于水可制得氯水。检验一瓶氯水是否已经完全变质,可以采用的试剂是
( )
A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液
C.Na2CO3溶液 D.紫色石蕊试液
【解析】选D。氯水中含有盐酸和次氯酸,完全变质的氯水中没有次氯酸,次氯酸具有漂白性,可使紫色石蕊试液褪色。
3.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,可作医疗消毒剂
C.H2O2既有氧化性,又有还原性,与Cl2、KMnO4反应是表现H2O2的氧化性
D.H2O2作漂白剂是利用其氧化性,漂白原理与HClO类似,与SO2不同
【解析】选C。 H2O2、Na2O2中都存在O-O共价键,A项正确;双氧水有强氧化性,可作漂白剂和消毒剂,其还原产物为H2O,故被称为“绿色氧化剂”,B、D项正确;H2O2中O为-1价,故H2O2既有氧化性,又有还原性,当与具有很强氧化性的物质如KMnO4、Cl2等相遇时被氧化,H2O2表现还原性,C项错误。
4.用高铁酸钠(Na2FeO4)对河水和湖水消毒是城市饮用水处理的新技术,已知反应:Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O。下列说法正确的是 ( )
A.Na2FeO4是还原产物,Na2O是氧化产物
B.Na2O2也是一种消毒剂
C.Na2FeO4有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能消毒杀菌
D.在Na2FeO4中Fe为+4价,具有强氧化性,能消毒杀菌
【解析】选B。Na2FeO4是氧化产物,Na2O是还原产物,A项错误;Na2O2氧化性强于Na2FeO4,也可以作消毒剂,B项正确; Na2FeO4有强氧化性,能消毒杀菌,其还原产物是Fe3+,能吸附水中杂质,C项错误;根据化合价原则可知,在Na2FeO4中Fe为+6价,具有强氧化性,D项错误。
5.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
【解析】选B。漂白效果会更好,说明生成了次氯酸,即漂白粉溶液吸收了空气中的CO2和水蒸气发生了化学反应:Ca(ClO)2+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO,次氯酸有很强的漂白性,故选B。
6.过氧化氢(H2O2)又称双氧水,近年来备受人们的青睐,并称其为绿色氧化剂。请回答下列问题:
(1)H2O2中氧元素是-1价,这决定了H2O2具有多重性质。
①Na2O2与盐酸反应可生成H2O2:Na2O2+2HClH2O2+2NaCl,这个反应体现了双氧水的________性,H2O2的电离方程式为____________________________。?
②将H2O2加入酸化的KMnO4溶液中,溶液的紫红色消失,这体现了H2O2的________性。?
(2)H2O2被称为绿色氧化剂的理由是______________。?
【解析】(1)①化学反应Na2O2+2HClH2O2+2NaCl遵循强酸制取弱酸的规律,体现了双氧水的酸性,属于二元弱酸,电离方程式为:H2O2H++H,HH++。
②将H2O2加入酸化的KMnO4溶液中,高锰酸钾溶液会将双氧水氧化,所以高锰酸钾紫红色消失,这体现了H2O2具有还原性。
(2)双氧水具有氧化性,还原产物是水,环保无污染。
答案:(1)①弱酸 H2O2H++H,HH++ ②还原
(2)H2O2作氧化剂时的产物是H2O,不生成污染物
7.氯气用于自来水的杀菌消毒,但在消毒时会产生一些负面影响,因此人们开始研究一些新型自来水消毒剂。某学习小组查阅资料发现NCl3可作为杀菌消毒剂,该小组利用下图所示的装置制备NCl3,并探究NCl3的漂白性。NCl3的相关性质如下:
物理性质
制备原理
化学性质
黄色油状液体,熔点为-40 ℃,沸点为71 ℃,不溶于冷水,易溶于有机溶剂,密度为
1.65 g·mL-1
Cl2与NH4Cl水溶液在低温下反应
95 ℃爆炸,热水中发生水解
回答下列问题:
(1)根据实验目的,接口连接的顺序为1—________—________—2—3—6—7—________—________—__。?
(2)C装置中盛放的试剂为饱和食盐水,E装置中盛放的试剂为____________。?
(3)A装置中发生反应的离子方程式为__。?
(4)B装置中发生反应的化学方程式为__,?
当B装置蒸馏烧瓶中出现较多油状液体后,关闭接口2处的活塞,控制水浴加热的温度为____________。?
【解析】(1)本实验的目的是制备NCl3,并探究NCl3的漂白性。结合实验装置分析,通过装置A制备氯气,通过C装置除去氯气中的氯化氢,然后将氯气通入B装置制取和分离出NCl3,通过D装置将产品引入F装置,最后通过E装置吸收多余的氯气,洗气瓶气流方向长管进气短管出气,接口连接的顺序为1—4—5—2—3—6—7—10—9—8。
(2)E装置的作用为吸收多余的氯气,盛放的试剂为NaOH溶液。
(3)A装置中,二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(4)B装置中氯气与氯化铵溶液反应生成NCl3和盐酸,化学方程式为3Cl2+NH4ClNCl3+4HCl,根据题给信息知,NCl3的沸点为71 ℃,95 ℃爆炸,故控制水浴加热的温度为71 ℃～95 ℃。
答案:(1)4 5 10 9 8 (2)NaOH溶液
(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)3Cl2+NH4ClNCl3+4HCl 71 ℃～95 ℃
