氯水的组成及应用

《氯水的组成及应用》实验教学设计

一、三维目标：

1、知识目标：

①使学生掌握氯气与水的反应，能设计实验验证氯水中各成分，能区分新制氯水和久置

氯水

②掌握次氯酸的漂白性和不稳定性，了解漂白粉、漂粉精的制法和使用原理

③了解氯水在日常生活中的应用

2、能力目标：

①通过引导学生观察、分析实验现象，培养学生化学实验规范操作能力、观察和分析

问题的能力，训练表达能力，

②通过对问题的体验、探究，培养学生的思维能力和探索精神，

③培养学生理论联系实际的能力，学会发现问题、研究问题、解决问题。

3、情感目标：

①激发学生对实验的学习兴趣；培养科学探究的思想，增强环保意识。

②通过对比、分析、归纳等科学的方法进行相互交流，调动学生学习的积极性。

③通过问题讨论，真正懂得学习的真谛，不在于获得已有的结论，而在于去发现尚未

解决的问题，在于创新。

二、学习重点、难点：

重点：氯水组分的实验验证及应用

难点：实验方案的设计。

三、学法引导：

实验探究、启发、引导、比较、小组讨论、评价等。

四、教具学具准备：

多媒体：电脑、投影仪、

化学实验仪器、药品：(略)

五、学习模式：

“实验—探究”模式的学习基本程序可为：问题—实验—讨论—结论

六、学习过程：

［引入］自来水中的化学

联想夏天天气热时大力开启自来水水龙头的情境，结合生活中自来水消毒常识，引导学生得出结论。

［讲述］氯气能溶解于水，常温下，1体积水约能溶解2体积氯气，所得溶液为氯水。［展示］：氯气的图片和新制氯水。

［提问］：氯气和氯水的颜色？为什么两者均为黄绿色？

［学生］：均为氯气分子的颜色。

［知识回顾］HCl溶于水，所得溶液为盐酸；CO

2

溶于水，所得溶液为碳酸。

［提问］：这两者有什么不同？

［学生］：一为强酸一为弱酸，且一为物理变化一为化学变化。

［提问］：氯气溶于水，是物理变化还是化学变化？可能含有哪些粒子？

引入课题

课题：氯水的组成和应用

问题：新制氯水的成分含有哪些微粒？根据实验室提供的仪器和药品，设计实验验证。学生活动：分组讨论，提出猜想，设计实验方案，动手实验验证。

检验氯气的方案

方案1：将氯水滴入碘化钾淀粉溶液中变蓝。2KI+Cl

2=2KCl+I

2

碘遇淀粉变蓝。

注意：若把淀粉碘化钾投入氯水中，则看不到蓝色，因为氯水过量时发生如下反应：

I 2+5Cl

2

+6H

2

O=2HIO

3

+10HCl 因单质碘被氯气氧化而看不到蓝色。

方案2：将氯水滴入碘(溴)化钾溶液中，再加入有机溶剂CCl

4

等，观察有机层颜色的变化。

方案3：一定量的氢氧化钠溶液加入到氯水中

方案4：将二氧化硫气体通入氯水中

实验方案

①将氯水滴入碘化钾淀粉溶液中检验Cl

2

（2KI+Cl

2

=2KCl+I

2

单质碘遇淀粉变蓝。）

②加酸化的硝酸银溶液检验Cl－（生成了白色沉淀）

③加紫色石蕊试液检验H＋ (石蕊试液先变红后褪色)

④将氯水滴到红色纸条上检验HClO （红色纸条褪色）

问题：紫色石蕊试液遇氯水为什么变红很快又褪色呢？你能设计出实验，较长时间观察到红色，然后再褪色吗？

学生活动：方案1、方案2 （教师点评）

问题：给你一张红纸，请设计实验验证是否是氯气使红纸褪色？

学生活动：漂白性实验

［模拟实验］干燥氯气与红纸条，湿润氯气与红纸条的作用。

［结论］湿润的氯气有漂白性，这是因为氯气和水反应除了生成盐酸外还生成了一种具有漂白性的物质次氯酸。

［讲述］氯气和次氯酸都具有强氧化性，可用于消毒、杀菌。其中次氯酸具有漂白性。

是和有颜色的物质发生氧化还原反应，破坏了有色物质的结构，这是一种永久

性的漂白。颜色是不可再恢复的。回想过去学过的淡黄色固体过氧化钠，它也

是一种因强氧化性而具有永久性漂白能力的物质。

学生活动：写出氯气与水反应的化学方程式，并改写成离子方程式。

［展示］学生的化学、离子方程式。

氯水中的组成：分子：Cl

2、H

2

O、HClO

离子：H+、Cl-、ClO-、OH- (极少量的)

［展示］久置氯水，观察颜色，与新制氯水的成分及性质区别？

学生活动：分组讨论，设计实验方案，动手实验验证。

［结论］久置氯水有酸性，无漂白性。

［讲述］次氯酸是一种不稳定的酸，见光受热易分解，生成了盐酸和氧气。

小结：1.氯水要现用现制；2.氯水要保存于棕色细口瓶中置于阴凉处。

练习：新制氯水久置氯水液氯有何区别？

除去能置金鱼于死地的微量HClO

思考：氯气是一种有毒气体，为了防止污染空气，常用碱液（如NaOH）来吸收，结合所学知识，给出原因。（由盐酸与次氯酸分别与碱反应合并得到）

化学方程式：

Cl

2+ 2NaOH=NaCl+NaClO+H

2

O

小结：氯气与碱反应生成相应的盐酸盐和次氯酸盐。 知识链接：

氯气广泛应用于自来水的消毒，但其有效成分HClO 不稳定，不易贮存和运输，故工业上利用氯气与碱反应的原理，以氯气和石灰乳为原料制造漂白粉 2Cl 2+ 2Ca(OH)2=CaCl 2+Ca(ClO)2+2H 2O

使用时，漂白粉与空气中的水蒸气 、二氧化碳作用，生成次氯酸 Ca(ClO)2+CO 2+H 2O=CaCO 3+2HClO 知识应用：

1.氯水中含有Cl 2、H +

、Cl - 、HClO 、ClO - 、H 2O 、OH -

等多种微粒，从而决定了氯水性质的多样性。

（1）请指出下列各现象主要是何种微粒所表现出来的性质： ①使湿润的紫色石蕊试纸变红后褪色_____________； ②使湿润的有色布条褪色_______________________； ③加入石灰石粉末逐渐溶解，并放出气体____________； 滴加AgNO 3溶液后生成白色沉淀_____________________。

（2）氯水不能长久放置，暂时存放的方法是 _______ _；

新制氯水在久置过程中，颜色逐渐变浅，漂白性逐渐减弱，酸性逐渐增强的原因是______________________；（写出反应方程式）

2.以氯气消毒的自来水作溶剂配制下列化学试剂，药品不会产生明显变质的是： A ．Na 2CO 3 B ．NaCl C ．NaOH D ．KI E. AgNO 3 F. 石蕊试液

3.右图是一种试验某气体化学性质的实验装置，图中B 为开关。

如先打开B ，在A 处通入干燥氯气，C 中红色布条颜色无变化；当关闭B 时， C 处红色布条颜色褪去。则D 瓶中盛有的溶液是（ ）

A 浓H 2SO 4

B 饱和NaCl 溶液

C 浓NaOH 溶液

D 浓KI 溶液

4：向滴有酚酞的NaOH 溶液中加入氯水，看到溶液褪色，试对褪色原因做出猜想，并设计实验加以验证。

5、1998年，我国长江流域和松花江流域都发生了百年不遇的特大洪灾，灾区人们饮用水必须用漂粉精等消毒后才能饮用，但瓶装漂粉精久置空气中会呈稀粥状而失效。试分析其

原因，并写出相应的化学方程式。

6、联系实际，谈谈你对饮水消毒的看法。

分组讨论：学生汇报

小结：略

作业：课外练习。

资料：

自来水的氯化消毒原理（氯化消毒的原理与方法）

人类的饮用水绝大多数是经过自来水厂加工生产的地下水。对于清洁的地下水在其转变为饮用水之前，只需加入少量氯化剂就可以防止在输送过程中由于细菌产生的污染；而如果是取自江河中的水，一般就要在水厂进行二次氯化消毒。可见，氯是给水技术中应用最多的一种氧化剂。它广泛用于水的消毒，可消除水中产生臭味的硫化氢、有机物，并可控制水中藻类的繁殖等。这类方法称为氯化法。水的氯化过程使用的主要作用的是次氯酸。对能产生臭味的无机物来说，它能将其彻底氧化消除，对于有生命的天然物质如藻类、细茵而言，它能破坏细胞膜内的酶系统而使其失去活性，使细菌的生命活动受到障碍而死亡。因次氯酸本身呈电中性。容易接近细菌体而显示出良好的灭茵效果。次氯酸根离子也具有一定的消毒作用，但它带有负电荷而较难以接近细胞体，因而较之次氯酸其灭茵效果要差得多。次氯酸是一种弱酸，在pH值6以下很少电离，次氯酸和次氯酸根的含量与水温和pH有关。在一般的常温、中性水中，HClO,ClOˉ的含量比分别为80%和20%。HClO和ClOˉ又称为有效游离氯。

氯化法所用药剂除气态和液态氯之外，还有以下几种：

（1）漂白粉CaCl(OCl)

这是石灰氯化而得到的制品

Ca(OH)

2+Cl

2

=CaCl(ClO)+H

2

O

在溶液中可电离而生成次氯酸根离子，

CaCl(ClO)=Ca2++Clˉ+ClOˉ

一般漂白粉中含CaCl(ClO)约70%，实际有效氯约含35%，在保存中易于散失，可用于简易氯化条件。

（2）漂白精或次氯酸钙Ca(ClO)

2

这种制品中含实际有效氯70—80%，高于一般漂白粉，且在保存中较稳定，在容液中同样持成次氯酸根离子。

（3）次氯酸钠NaClO

以氯气通入苛性钠制得。这种制品是溶液，比前两种石灰乳状液便于使用。以上三种次

氯酸盐都是生成次氯酸根离子发生水解反应。因分子状的HClO为量不多，其效果不如Cl2强有力。

（4）氯—氨

氯和次氯酸可与氨反应生成一氯胺、二氯胺和三氯胺。一氯胺和二氯胺具有明显的消毒作用。因此，在水消毒时也可以采用这种方法，即氯氨法。它的作用原理是：氨在水中存在电离平衡：

NH

3+H

2

O=NH

4

++OHˉ

氯水分解后的次氯酸可以与NH

3和NH

4

+双双发生反应。

NH

3+HClO=NH

2

Cl+H

2

O (1)

NH

4++HC1O=NH

2

C1+H

3

+O (2)

NH

2C1+HC1O=NHC1

2

+H

2

O (3)

NH

2C1+2HC1O=NC1

3

+2H

2

O （4）

反应生成一氯胺后，可以继续反应生成二氯胺及三氯胺。一氯胺和二氯胺具有一定的消毒能力，但氯胺的消毒能力要比氯低。例如对某种芽胞消毒时，NHC1

2

的消毒效果就相当于HC1O 的60%。氯胺消毒机理可以认为是一种重又放出HC1O的过程，亦即（1）、（2）、（3）、（4）等式的逆向反应。由于这些反应都是趋向于氯胺的一方，逐步放出HOC1，逐步对发生氧化反应，所以氯化和消毒作用进行缓慢，这样，在氯化的同时投加氨，就优先生成氯胺，然后逐步对其它物质发生氧化，溶液中的游离氯很少。因此，氯胺是把氯储存起来，在需要时逐渐放出。在水中含酚时，若采用氯氨法消毒，由于优先生成氯氨，可避免产生氯酚臭味，氯胺的作用时间长，可在水中较长时间保持氯化杀茵作用，所以使用氯氨消毒可以防止细菌再次污染繁殖。

（5）各种氯化剂有效成分的比较

各种氯化剂的氯化能力可以用有效氯来表示。它的含义是氯化剂所含C1中可起氧化作用

的比例，是以C1

2作为100%来进行比较的。C1

2

含有2C1，在起氧化作用时，夺取的电子数也

是2eˉ，其有效系数可认为等于2eˉ/2C1，其它的氯化剂可按这一原则进行计算。计算所得为理论有效氯含量，实际产品不一定达到。