07章2氯氧化与消毒课案
07章2氯氧化与消毒
消毒副产物：500种以上，大多数浓度只是μg/L级， 而且很多尚未鉴定出来。 三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)是氯化消毒过程中形成 的两大类主要副产物。 THM :是一类挥发性有机物，通式为CHX3，X为卤素。 THM对健康产生潜在的影响，有的物质已被证明为致 癌物质、或可疑致癌物。 THM是氯与THM的前体反应所产生的。 THM的前体：多为天然有机物如腐殖物质。 氯仿：认为主要是氯与腐殖质的分解产物如酰基化合物 的反应产物。
（2）活性炭吸附： 是有效控制氯化消毒副产物的方法。 活性炭具有优良的吸附性能，活性炭吸附池可以有效地 去除没有被混凝沉淀所去除的天然有机物和小分子有机 污染物，能达到除氯化消毒副产物前驱物进而控制其生 成量的目的。 （3）膜滤： 膜技术是一种新兴的水处理技术。在外界作用力下水通 过膜层，污染物被留在膜的另一侧，达到了净水目的。 选择合适的滤膜，可以去除有机物，也能达到控制氯化 消毒副产物的目的。
图7-6为加氯量、余氯及 氯仿生成浓度的关系曲线。 随着加氯量增加，形成的 氯仿量也相应增加。 在加氯量低于氨氮的5倍 时，即在峰点以前，氯仿 浓度较低； 峰点以后，氯仿浓度逐步 上升。
同样的余氯量，自由性余氯的氯仿生成量比氯 胺高得多，故当原水中有氨氮存在，加入氨采 用峰点前的氯胺消毒能保证水的细菌指标时， 可采用氯胺消毒，以降低氯仿量。但用氯胺消 毒也会生成含氮的有害副产物，并有可能使管 网内硝化菌增殖。
可能的形成机理如下：
水中的其他三卤甲烷，如CHCl2Br，CHBr3和CHCl2I的形 成机理与CHCl3类似。
2.2氯及其化合物第3课时教学设计2023-2024学年高一上学期化学人教版(2019)必修第一册
例题5：
分析以下反应过程，说明氯气在反应中的作用：
H2S + Cl2 → 2HCl + S↓
答案：
在反应中，氯气作为氧化剂，氧化了硫化氢（H2S）生成硫（S）和氯化氢（HCl）。氯气中的氯原子获得了电子，从而氧化了硫化氢中的硫原，我发现部分学生对氯气性质的理解不够深入，导致在案例分析时无法准确应用相关知识。
改进措施：针对这一情况，我将在下一节课中增加课堂互动环节，通过提问、讨论等方式，帮助学生巩固氯气性质的知识点，提高他们的理解程度。
3. 学生在小组讨论环节，合作能力和沟通能力得到了锻炼，但部分学生仍然表现出依赖性强、主动性不足的问题。
三、重点难点及解决办法
重点：氯气的制备原理、化学性质及氯化合物结构与性质的关系。
难点：实验操作的安全性与准确性，以及氯气性质与氯化合物应用之间的联系。
解决办法：通过多媒体演示与实验室现场操作相结合，强化学生对实验步骤与安全规范的理解。针对氯气性质与氯化合物关系，设计问题引导和小组讨论，帮助学生构建知识框架，结合实际案例分析，加深对难点知识的掌握。同时，提供丰富的学习资源，如实验视频、互动软件等，辅助学生课后复习，巩固学习成果。
2.2 氯及其化合物 第3课时 教学设计 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册
课题：
科目：
班级：
课时：计划1课时
教师：
单位：
一、课程基本信息
1. 课程名称：《氯及其化合物》
2. 教学年级和班级：高一（1）班
3. 授课时间：2023-2024学年上学期，第3课时
4. 教学时数：45分钟
- 反应特点
4. 氯化合物
《氯及其化合物》 学历案
《氯及其化合物》学历案一、学习目标1、了解氯元素在自然界中的存在形式以及氯原子的结构特点。
2、掌握氯气的物理性质和化学性质，理解氯气与水、碱的反应原理。
3、认识氯的常见化合物，如氯化氢、次氯酸、次氯酸盐等的性质和用途。
4、学会氯气的实验室制法和工业制法，了解其制备原理和实验装置。
5、了解氯离子的检验方法，能进行简单的实验操作和现象判断。
二、学习重难点重点：1、氯气的化学性质，包括与金属、非金属、水、碱的反应。
2、氯水的成分和性质。
3、氯离子的检验。
难点：1、氯气与水反应的化学方程式及次氯酸的性质。
2、氯气的实验室制法中实验装置的选择和改进。
三、知识梳理（一）氯元素的存在和原子结构1、氯元素在自然界中主要以_____形式存在，如氯化钠、氯化镁等。
2、氯原子的结构示意图为_____，最外层有_____个电子，容易_____（填“得到”或“失去”）电子，表现出较强的_____性。
（二）氯气的物理性质氯气是一种_____色、有_____气味的_____气体，密度比空气_____，＿____溶于水，易_____。
（三）氯气的化学性质1、与金属的反应氯气能与大多数金属发生反应，生成高价金属氯化物。
例如：（1）与钠反应：＿____（化学方程式，下同），现象为_____。
（2）与铁反应：＿____，现象为_____。
（3）与铜反应：＿____，现象为_____。
2、与非金属的反应氯气能与氢气在点燃或光照条件下发生反应：＿____，现象为_____。
3、与水的反应氯气与水反应的化学方程式为：＿____，该反应为_____反应（填“可逆”或“不可逆”）。
新制氯水中含有_____、＿____、＿____、＿____、＿____、＿____、＿____（填微粒符号）等微粒。
其中具有漂白性的是_____，能杀菌消毒的是_____。
4、与碱的反应（1）氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：＿____，该反应常用于实验室吸收多余的氯气。
2.2氯及其化合物教学设计2023-2024学年上学期高一化学人教版(2019)必修第一册
反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈，指导他们改进。
- 学生活动：
完成作业：学生认真完成作业，巩固课堂所学知识。
拓展学习：利用教师提供的资源，进一步探索氯及其化合物的知识。
反思总结：学生对学习过程进行反思，提出改进建议。
- 教学方法/手段/资源：
五、教学实施过程
1. 课前自主探索
- 教师活动：
发布预习任务：通过学校在线平台，发布氯及其化合物预习资料，包括PPT和视频，要求学生了解氯气的制备方法和化学性质。
设计预习问题：围绕氯气的制备和性质，设计问题如“氯气是如何制备的？”“氯气有哪些典型性质？”
监控预习进度：通过平台数据跟踪学生的预习情况，确保学生为课堂学习做好准备。
2. 氯气是一种强氧化剂，能与多种物质发生反应。
3. 氯气与水反应生成盐酸和次氯酸：Cl2 + H2O → HCl + HClO。
4. 氯气与金属反应生成金属氯化物，如与铁反应生成氯化铁：2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3。
例3: 氯气在生活中的应用有哪些？
答：氯气在生活中的应用包括：
1. 漂白剂：氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白作用，用于漂白纸张、织物等。
- 借助图书馆或在线数据库，查阅有关氯及其化合物在环境保护和工业应用方面的最新研究进展。
- 参观化工厂或实验室，实地了解氯及其化合物的生产流程和安全操作规程。
- 观看化学实验演示视频，学习更多关于氯气制备和性质检验的实验技巧。
- 结合教材内容，制作关于氯及其化合物的知识思维导图，帮助梳理和巩固知识点。
九．典型例题讲解
例1: 氯气的制备方法是什么？
2024-2025学年高中化学鲁科版必修一课件微项目科学使用含氯消毒剂
Cl2 得2e－ 2Cl－
每克氧化能力：
71 g~2mole－
NaClO2 得4e－ Cl－ 每克氧化能力：
90.5 g ~4mole－
得5e－
ClO2
Cl－
67.5 g~5mole－
每克氧化能力：
随堂训练
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 B
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
2.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 C
A.氯气
B.漂白粉 C.烧碱
D.次氯酸钠
3.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 B
（1）实验过程中为什么要控制过氧化氢溶液的用量?
[答案] 过量过氧化氢溶液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过氧化氢溶液?
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。
科学使用含氯消毒剂(课中案)——运用氧化还原反应原理解决实际问题
科学使用含氯消毒剂（课中案）——运用氧化还原反应原理解决实际问题【学习目标】1．能从物质类别、元素化合价的角度预测含氯消毒剂有效成分的性质。
2．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。
3．增强合理使用化学品的意识，科学使用含氯消毒剂。
【导入】常见化学试剂的杀菌消毒原理：大多数是通过使蛋白质变性（改变其分子内部结构和性质的作用，既失去生理活性）把细菌杀死。
氯化钠从10%-50%不等，作用是在局部建立高渗环境，不利于细菌生长，但是无法杀灭细菌，只是起到阻止细菌生长的作用。
项目活动1解读84消毒液的产品说明自主阅读教材73页84消毒液的产品说明书：提出问题：84消毒液的有效成分是NaClO，它可能有什么化学性质？预测性质：①从84消毒液的使用说明4看，NaClO还有一定的性。
②从价态上看NaClO中的氯为“＋1”价，降低变为“0”价或“－1”价而表现；③从类别上看，NaClO是一种弱酸盐，类比于Na2CO3溶液，其溶液应呈，而且可以与稀酸反应生成；【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【实验探究】预测性质实验内容实验现象实验结论[思考交流]1．稀释或使用消毒液时，为什么要求相关人员必须带手套？2．次氯酸钠溶液本身有氧化性，可以消毒和漂白物品，为什么84消毒液使用时需要将被消毒的物品浸泡一段时间来增强消毒或漂白效果？3．有些消毒液不可与酸性清洁剂如“洁厕剂”混合使用，为什么？4．保存“84”消毒液为什么要“密封避光”并放置在阴凉处？5．84消毒液为什么不能用于钢和铝制品的消毒？[总结]1．次氯酸钠2．常见含氯消毒剂3．次氯酸作为消毒剂、漂白剂的优缺点(1)优点:次氯酸有较好的消毒、漂白作用。
(2)缺点:HClO 在光照条件下易分解,2HClO=====光照2HCl ＋O 2↑,不宜直接用消毒剂、漂白剂。
《氯》学历案
《氯》学历案一、学习主题氯二、学习目标1、了解氯的物理性质，包括颜色、状态、气味、密度、溶解性等。
2、掌握氯的化学性质，如与金属、非金属的反应，与水、碱的反应等。
3、理解氯水的成分和性质，以及次氯酸的强氧化性。
4、认识氯气的制备方法和实验原理。
5、了解氯气在生活和工业中的应用，以及其使用时的安全注意事项。
三、学习资源1、教材：相关化学教材中关于氯的章节。
2、实验视频：氯气的制备和性质实验视频。
3、网络资源：有关氯的科普文章、图片等。
四、学习过程（一）知识回顾在学习氯之前，我们先回顾一下之前学过的关于元素和化合物的一些基础知识，比如元素周期表的结构，常见元素的化合价，以及氧化还原反应的基本概念等。
（二）氯的物理性质氯在常温常压下是一种黄绿色、有强烈刺激性气味的气体。
它的密度比空气大，能溶于水，但溶解度不大。
在低温和加压的条件下，氯气可以转化为液态（液氯）和固态。
（三）氯的化学性质1、与金属的反应氯气能与许多金属发生反应，生成金属氯化物。
例如，钠在氯气中燃烧，产生黄色的火焰，生成氯化钠：2Na ＋ Cl₂＝ 2NaCl ；铁在氯气中燃烧，生成氯化铁：2Fe ＋ 3Cl₂＝ 2FeCl₃。
2、与非金属的反应氯气也能与一些非金属发生反应。
比如，氢气在氯气中燃烧，发出苍白色火焰，生成氯化氢：H₂＋ Cl₂＝ 2HCl 。
3、与水的反应氯气能溶于水，并与水发生反应，生成盐酸和次氯酸：Cl₂＋H₂O ＝ HCl ＋ HClO 。
次氯酸具有强氧化性，能杀菌消毒，也是漂白剂的有效成分。
4、与碱的反应氯气与碱溶液反应，可以生成次氯酸盐、氯化物和水。
例如，氯气与氢氧化钠溶液反应：Cl₂＋ 2NaOH ＝ NaCl ＋ NaClO ＋ H₂O ，这个反应常用于氯气的尾气处理。
（四）氯水的成分和性质新制氯水呈浅黄绿色，含有氯气分子、水分子、盐酸、次氯酸等成分。
久置的氯水由于次氯酸分解，逐渐变为稀盐酸。
（五）氯气的制备实验室通常用二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下制备氯气：MnO₂＋ 4HCl（浓）＝ MnCl₂＋ Cl₂↑ ＋ 2H₂O 。
全面掌握化学氯知识的教案设计
教案设计：全面掌握化学氯知识一、教材分析本教案的教学内容是化学中的氯元素知识，教材基于国家教育部的《化学课程标准》（以下简称《标准》），教材内容详细、结构合理、理论与实践相结合。
教材由基本概念、反应、实验操作和应用等几个方面来进行分析，通俗易懂，适合学生自学和教师课堂教学。
二、教学目标1.学生能够熟悉元素氯的性质和应用；2.学生能够理解氯与其他元素的反应机制；3.学生能够分析氯在实际生活中的应用。
三、教学重点1.元素氯的性质与特点；2.氯和其他元素的反应机制；3.氯在实际生活中的应用。
四、教学难点1.大量的反应机制需要学生掌握；2.氯元素在生活中的应用涉及到多个领域。
五、教学方式1.形式多样的课堂讲授；2.实验教学；3.讨论加强学生思考和交流。
六、教学过程1.概念介绍在讲解氯的概念和性质之前，可以通过引入加强学生对于以往学习中化学元素知识的巩固和理解，在其基础之上，重启一个与氯元素有关的新话题。
2.氯元素的性质和特点氯是一种非金属元素，原子序数为17，离子半径为1.81埃。
在自然界中以盐酸形式存在，具有很强的腐蚀性。
3.氯和其他元素的反应机制氯元素参与的反应很多，比如氧化、还原、卤素化等等，学生需要对于每一个反应机制有一个完整的认识。
4.氯在实际生活中的应用氯在生活中的应用非常广泛，比如消毒、生产氯气以及制取酸、碱等。
5.实验教学实验教学可以让学生更好地理解反应机制以及氯元素在实际生活中的应用，增强学生实践操作能力，使得整个教学过程更加丰富多样。
七、实施效果评估1.通过课堂讨论，对学生进行知识点的检测；2.通过课后作业，对学生掌握知识点的情况进行考察；3.通过平时成绩以及考试成绩的合理算分，全面评估教学效果。
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4区：BC段，继 续增加加氯量， 余氯量又上升
消耗氯的物质 已经基本反应 完全，余氯基 本为游离性余 氯。该区消毒 效果最好，可 靠。
折点氯化：加 氯量超过折点 需要量时称为 折点氯化。
曲线的测定：应结合生产实际进行。
7．2．2 氯消毒过程 （1）氯消毒机理 氯消毒：主要是次氯酸H0Cl起消毒作用，因为H0Cl
无电性，当HOCI分子到达细菌内部时，与有机体发 生氧化作用而使细菌死亡。
0Clˉ也具有氧化性，但由于带负电，静电斥力难 于接近带负电的细菌，消毒过程中作用有限。
实践表明，pH值越低则消毒作用越强，证明了HOCI 是起消毒作用的主要成分（见图7－3）。
考虑因素：消毒效果和经济性。
当水中的氨含量比较少时，可以将加氯量控制在折 点以后。
当水中氨含量比较高时，加氯量可以控制在折点以 前。
加氯实践：
当原水游离氨在0.3mg/L以下时：通常加氯量控制 在折点后；
原水游离氨在0.5mg/L以上时：峰点以前的化合性 余氯量已够消毒，加氯量可控制在峰点前(节约加氯 量)；
起消毒作用的主要是HOCI。
`
反应（7－7）（7－8）会受到温度和pH值的影响， 其平衡常数为：
表1－6列出了不同温度下次氯酸离解平衡常数
H0Cl与0Clˉ的相对比例取决于温度与pH值。图7-3 给出了3个温度下HOCI所占的比例，H0Cl浓度随pH 值和温度而变化。
氯消毒效果也会受到温度和pH值的影响。
HAA卤乙酸：比THM致癌风险更高。难挥发性卤代有机副 产物。
包含：一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙 酸等。
HAA的前驱物：水中的腐殖酸和富里酸等天然大分子物质， 腐殖酸氯化后的HAA产率要高于富里酸。
水中含有溴化物时，随Br- /C12（浓度比）的增加，溴代卤 乙酸的种类和浓度都有增加；
由于在很多受污染的地表水源中含有一定的氨氮， 氯加入含有氨氮的水中后会产生如下反应：
水中同时存在次氯酸(H0Cl)、一氯铵(NH2Cl)、二 氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCI3)。 其平衡状态及含量比例决定因素：氯与氨的相对 浓度；pH值；温度。 组分比例不同，其消毒效果也不同，
消毒作用：次氯酸>氯胺。 氯胺的消毒特点：效果慢，持续时间长。
加氯曲线分四个 区域
1区：即0A段，
水中杂质把氯耗 尽，余氯量为零， 需氯量为b1，
由于氯被杂质消 耗，不能保证消 毒效果。
2区：AH段，继
续加氯，氯与氨 发生反应→氯胺，
有余氯，有一定 消毒效果。余氯 为化合性氯。
3区：HB段，过H点后，增加加氯量，余氯量反而下降，
因为发生氧化还原反应：
（2）折点加氯法 加氯量分为：需氯量和余氯 需氯量：用于灭活水中微生物、氧化有机物和无机
还原性物质等所消耗的氯。 余氯：为了抑制微生物的再度繁殖；预示水的再度
污染。 余氯为游离性余氯：消毒迅速，能同时除臭和脱色，
氯味残留。 余氯为化合性氯：消毒作用缓慢，持久，氯味较轻。
加氯量与余氯量的关系：
①水中不存在消耗氯物 质：加入水中的氯都不 被消耗，加氯量等于剩
余氯量。如图
②天然水中消耗氯物质： 一部分氯被消耗（即需 氯量），氯的投加量减 去消耗量即得到余氯。
如图中的实线
实际上，水中含有大量可以与氯反应的物质（氨和 氮化合物）使加氯量、余氯的关系变得非常复杂。
在生产中为了控制加氯量，往往需要测量如图中的 曲线②，特别是当水中主要含有氨和氮化合物时。
实验证明：氯消毒，5min可灭细菌99％以上； 氯胺，相同条件下，5min仅达60％； 达到99％以上，接触时间需十几小时。
氯消毒分为两大类： 化合性氯：氯以氯胺形式，称为化合性氯。 自由性氯消毒：Cl2、 H0Cl、0Clˉ。
消毒效果： 自由性氯>化合性氯。 消毒的持续性： 化合性氯>自由性氯
原水游离氨在0.3～0.5mg/L范围内：难掌握，如 在峰点前，往往化合性余氯减少，达不到要求；控 制在折点后则不经济。
消毒副产物：500种以上，大多数浓度只是μg/L级， 而且很多尚未鉴定出来。
三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)是氯化消毒过程中形成 的两大类主要副产物。
THM :是一类挥发性有机物，通式为CHX3，X为卤素。 THM对健康产生潜在的影响，有的物质已被证明为致
目的：消除水中的致病微生物的致病作用
7．2．1氯的性质 氯气是一种黄色气体，有刺激性，密度为3.2kg/m3，极易
被压缩成琥珀色的液氯。
液氯常温常压下极易气化，气化时吸热，常采用淋水管喷水 供热能。
氯气容易溶解于水，在⒛℃和98kPa时，溶解度为 7160mg/L。
当氯溶解在水中时，很快会发生下列反应。
而二氯乙酸和三氯乙酸生成量下降。 即HAA在水中的分布向着溴代卤乙酸的方向转移。 溴代卤乙酸的致癌风险性比氯代卤乙酸高很多。 因此在消毒时要控制溴代卤乙酸的生成。 控制水中氯化消毒副产物方法：
强化混凝、活性炭吸附及膜过滤。
（1）强化混凝 ：美国环保署已定为第一阶段控制氯化 消毒副产物的主要方法。
癌物质、或可疑致癌物。 THM是氯与THM的前体反应所产生的。 THM的前体：多为天然有机物如腐殖物质。 氯仿：认为主要是氯与腐殖质的分解产物如酰基化合物
的反应产物。
可能的形成机理如下： 水中的其他三卤甲烷，如CHCl2Br，CHBr3和CHCl2I的形
成机理与CHCl3类似。
强化混凝—即通过某些手段强化传统混凝工艺对天然有 机物（DBP前驱物）的去除，从而控制后续消毒过程中 氯化消毒副产物的生成量。
强化混凝的方法：（1）过量投加混凝剂。因为去除 T0C的最优混凝剂投量一般要高于去除浊度的最优混凝 剂投量。（2）选择混凝剂和混凝过程中条件的控制。 使混凝过程对天然有机物的去除达到最优。可有效地去 除分子量相对较大的天然有机物。