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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基于项目学习的高三化学教学,含氯消毒剂消毒效果的研究,北京丰台二中化学组 张颖,2016.12.1,北京师范大学与北京丰台二中合作项目,促进学生学科核心素养与关键能力发展,的教学改进研究,液氯消毒,液氯消毒有上百年的历史，,也是迄今为止最常用的方法,原水,液氯,(,细菌,),原水,液氯消毒的原理,影响液氯消毒的因素,如何提高液氯消毒的效果？,反应生成的,HClO,体积小,具有很强的穿透力,迅速穿过微生物的细胞膜进入生物体内,破坏其多种酶系统，主要是磷酸葡萄糖去氢酶的巯基被破坏，使之失去活力而死亡。一般含巯基,-SH,物质具有臭味，弱酸性、易被氧化。,ClO,-,虽然也是具有杀菌能力的有效氯,但带有负电,难于接近带负电的细菌表面,根据对大肠杆菌的实验,次氯酸,(,HClO,),的杀菌效率比次氯酸离子,(,ClO,-,),高约,80,倍。,资料,1,：,次氯酸是弱电解质,其离解程度取决于水温和水的,pH,值。随着,pH,值的增高,HClO,、,ClO,-,含量发生变化如下表：,pH,9,HClO,(,百分含量,),100%,95%,50%,0%,ClO,-,(,百分含量,),0%,5%,50%,100%,资料,2,：,许多消毒剂在温度低时,反应速度缓慢,影响消毒效果,甚至不能发挥消毒作用。通常温度升高消毒速度会加快,药物的渗透能力也会增强,可显著提高消毒效果,消毒所需要的时间也可以缩短。液氯消毒控制在温度,30,左右。,资料,3,：,资料,4,：,液氯消毒后的水，不能直接饮用，需要对余氯进行检测，如果,余氯超标,，需用,S0,2,、,Na,2,SO,3,或活性炭脱氯。但是，,不能把所有,Cl,2,全部去除,，必须保证一定的余氯，防止出现细菌再繁殖，进而维持水中的消毒效果。,从,1974,年发现氯消毒会产生具有致突变和致癌性的,三氯甲烷,是原水中的一些天然有机物和,Cl,2,发生取代反应产生。大量流行病学调查证明,长期饮用氯消毒的水会增加人们得癌症的危险。,资料,5,：,二氧化氯,(ClO,2,),是一种黄绿色到橙色的气体，易溶于水，溶解度是氯气的,5,倍，具有很强的杀菌效果，消毒效果优于氯，在消毒过程中受,pH,影响不大，且不会产生三氯甲烷致癌物。,ClO,2,细菌,无机物,(Fe,2+,，,Mn,2+,，,CN,-,，,S,2-,),有机物,原水,ClO,2,细菌,无机物,(Fe,2+,，,Mn,2+,，,CN,-,，,S,2-,),有机物,原水,Cl,2,或,实验目的：比较,Cl,2,和,ClO,2,的消毒效果,检测,消毒效果,如何设计实验方案？,科研人员设计的方案：去除亚铁效果实验,ClO,2,或,Cl,2,1,出水,2,含,Fe,2+,910,-5,molL,-1,水样,10L,(pH=7.0),加入试剂后的,浓度,分别为,0,1.5,3,7,和,14,(10,-5,molL,-1,),测定,Fe,2+,浓度,Fe,2+,去除率,=,原水中,Fe,2+,浓度,出水,2,中,Fe,2+,浓度,原水中,Fe,2+,浓度,X100%,10min,20min,3min,20min,邻菲罗啉,遇,Fe,2+,桔红色,ClO,2,或,Cl,2,1,出水,2,含,Fe,2+,910,-5,molL,-1,水样,10L,(pH=7.0),加入试剂后的,浓度,分别为,0,1.5,3,7,和,14,(10,-5,molL,-1,),测定,Fe,2+,浓度,Fe,2+,去除率,=,原水中,Fe,2+,浓度,出水,2,中,Fe,2+,浓度,原水中,Fe,2+,浓度,X100%,10min,20min,3min,20min,模拟去除亚铁实验,ClO,2,或,Cl,2,浓度,(10,-5,molL,-1,),结果,实验结果分析,1.,相同浓度的,ClO,2,和,Cl,2,，,ClO,2,对,Fe,2+,的去除效果好于,Cl,2,2.,相同,Fe,2+,去除率，所用的浓度,ClO,2,大于,Cl,2,1,、处理,Fe,2+,，,ClO,2,最终变为,Cl,-,已知：,2,、常温，,910,-5,molL,-1,Fe,2+,、,Fe,3+,发生沉淀的,pH,范围：,难溶物,pH,范围,Fe(OH),3,2.883.2,Fe(OH),2,8.488.95,ClO,2,或,Cl,2,浓度,(10,-5,molL,-1,),解释：,ClO,2,去除,Fe,2+,效果好于,Cl,2,5Fe,2+,+ClO,2,+13H,2,O,=,5Fe,(OH),3,+Cl,-,+11H,+,2Fe,2+,+Cl,2,=2Fe,3+,+2 Cl,-,10e,-,2CIO,2,5Cl,2,ClO,2,与,Fe,2+,反应速率更快,ClO,2,与,Fe,2+,反应程度更大，,ClO,2,氧化性更强,ClO,2,与,Fe,2+,反应更多,反应时间,反应物的实际用量与理论用量,模拟去除亚铁实验反思,ClO,2,或,Cl,2,1,出水,2,含,Fe,2+,5.0mgL,-1,水样,10L,(pH=7.0),测定,Fe,2+,浓度,经检测，,ClO,2,处理后,含有,Fe(OH),3,Cl,2,处理后不含有,Fe(OH),3,模拟去除亚铁实验反思,ClO,2,或,Cl,2,1,出水,2,含,Fe,2+,5.0mgL,-1,水样,10L,(pH=7.0),测定,Fe,2+,浓度,利于,Fe,2+,的去除,某水库原水,含有,Fe,2+,，,HCO,3,-,，,pH=7.5,替换,模拟去除亚铁实验反思,ClO,2,或,Cl,2,1,出水,2,含,Fe,2+,5.0mgL,-1,水样,10L,(pH=7.0),测定,Fe,2+,浓度,经检测，,Fe,2+,去除率,56%,硫酸铝,ClO,2,或,Cl,2,浓度,(10,-5,molL,-1,),消毒方面其他问题,细菌,无机污染物（还原性微粒）,有机物,ClO,2,Cl,2,强氧化性,HClO,强氧化性,Cl,2,取代,替换,困难：,ClO,2,的制备问题,如何制备，如何稳定？,ClO,2,的制备问题,以,NaClO,3,为原料制备,ClO,2,你有哪些方法？,依据氯气的制备方法，分析：,+5,+4,找还原剂：,SO,2,、,HCl,、,CH,3,OH,、草酸、甲酸、,N,2,H,4,、,H,2,O,2,、,NO,2,电解,NaClO,3,溶液，用氮气或空气将,ClO,2,鼓出,讨论：,从原理的角度解释原因,HCO,3,-,哪来的？,大气中,CO,2,的溶解，岩石中,CaCO,3,的溶解,ClO,2,的通入到含有,Fe,2+,和,HCO,3,-,溶液中如何反应？,ClO,2,+5Fe(HCO,3,),2,+13H,2,O=5Fe(OH),3,+10CO,3,2-,+Cl,-,+21H,+,Fe,2+,和,HCO,3,-,能否共存？,可能双水解，可能比较微弱（考虑浓度和程度）,有氧化，有双水解,液氯,(,细菌,),原水,液氯消毒的原理,影响液氯消毒的因素,液氯消毒后饮用水的安全问题,ClO,2,细菌,无机物,(Fe,2+,，,Mn,2+,，,CN,-,，,S,2-,),有机物,原水,Cl,2,或,实验目的：比较,Cl,2,和,ClO,2,的消毒效果,检测,消毒效果,如何设计实验方案？,采用对比、变量控制的方式,如何评价消毒效果的好坏,?,变量有哪些？如何控制变量？,
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