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热点物质:杀菌新贵”二氧化氯

来源:摘抄于因特网作者:罗翊轩 点击:所属专题: 二氧化氯
二氧化氯 (ClO 2 ) 在常温下是黄绿色气体,其分子(气体)具有很高的化学活性,是一种强氧化剂。用氯气处理自来水会产生三氯甲烷、氯酸等致癌和致畸物质,对水中残存有机物的氧化 ClO 2 比 Cl 2 要优越,因此用 ClO 2 消毒自来水是控制自来水中三氯甲烷含量的有效方法

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热点物质:杀菌新贵”二氧化氯二氧化氯(ClO2)在常温下是黄绿色气体,其分子(气体)具有很高的化学活性,是一种强氧化剂。用氯气处理自来水会产生三氯甲烷、氯酸等致癌和致畸物质,对水中残存有机物的氧化ClO2比Cl2要优越,因此用ClO2消毒自来水是控制自来水中三氯甲烷含量的有效方法之一。ClO2所氧化的产物中无氯化有机副产物。ClO2具有广谱性的消毒效果, 无副作用,被称为“第四代消毒剂”,世界卫生组织已将其列为AI级安全灭菌剂。在ClO2、Cl2、O3和氯胺四种消毒剂中,ClO2的消毒效果最好,是名副其实的“杀菌新贵”,可广泛用来处理自来水和食品厂、饮料厂、会议室、影剧院、候车室等场所的消毒。

例1 因用氯气消毒自来水会产生某些污染,故现在正研究用ClO2消毒自来水。用ClO2消毒自来水的还原产物仍是Cl。用ClO2消毒自来水时的效果是同质量氯气的 ( )

A.1倍     B.2倍     C.2.63倍      D.3.36倍

解析 可认为当ClO2和Cl2得到的电子数相同时,它们的杀菌消毒能力相同。

用ClO2代替Cl2作自来水的消毒剂时有如下关系式:

ClO2 + 5e-→Cl

67.5g   5mol

mg      5m/67.5mol

Cl2作氧化剂时有:

Cl2 - 2e-→2Cl

71g     2mol

m g    2m/71mol

所以ClO2的消毒效果大约是等质量Cl2的(2.63)倍。答案为C。

例2 由于用氯气对饮用水消毒,会使水中的有机物发生氯化反应,生成有机含氯化合物,这对人体有害。世界环保联盟将全面禁止采用这种消毒方法,建议采用具有广谱性和强氧化性的高效消毒剂ClO2。ClO2极易爆炸,生产和使用时要尽量用“惰性气体”稀释,且避免光照、震动和加热。

(1)在ClO2分子中,氯的化合价是            。

(2)欧洲一些国家采用NaClO3氧化浓HCl的方法制取ClO2。在制取ClO2的同时有Cl2生成,且Cl2的体积为ClO2的一半。此反应的化学方程式为___________。

(3)我国广泛使用经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的“柱”内制取ClO2,这一反应的化学方程式是 。与欧洲一些国家采用的方法相比,我国这一方法的主要优点是               。

(4)在酸性溶液中,用热点物质:杀菌新贵”二氧化氯草酸钠(Na2C2O4)还原NaClO3也可得到ClO2,此反应的离子方程式是 ,此方法的优点是             。

解析 (1)根据化合价代数和为零的原则,很容易推出氯元素的化合价为+4。

(2)由题给信息“采用NaClO3氧化浓HCl的方法制取ClO2,在制取C1O2的同时有Cl2生成,且Cl2的体积为C1O2的一半”可知,该反应是化合价变化发生在同种元素高、低价态之间的归中反应。设产物中Cl2的化学计量数为1,则ClO2的化学计量数为2。根据“归中规律”可知,反应中元素化合价的变化关系为:

2NaCl(+5)O3→2Cl(+4)O2,2HCl(-1)Cl(0)2

根据元素守恒关系便可写出反应的化学方程式: 2NaClO3+4HCl===2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O。

(3) 氯气通入填有NaClO2的“柱”内制得ClO2(是NAClO2的氧化产物)时,另一种产物(即Cl2的还原产物)必为NACl。此时,根据元素守恒可写出反应的化学方程式:2NaClO2+Cl2===2C1O2+2NaCl。

(4)用Na2C2O4还原NaClO3得到ClO2时,Na2C2O4的氧化产物必为CO2,同时注意到“酸性溶液”(一般是用稀硫酸酸化),可写出化学方程式:2NaClO3+Na2C2O4+2H2SO4===2ClO2+2Na2SO4+2CO2+2H2O,其离子方程式为:2ClO3+C2O42+4H===2ClO2+2CO2+2H2O。联想到第(2)、(3)题的化学方程式及题中信息“尽量用‘惰性气体’稀释”可知,该反应的明显优点是:制得的ClO2可用CO2稀释。

用ClO2消毒自来水的优点如下。

①不会生成有害物质,尤其对有机污染严重的水消毒时,杀菌效果更为突出,其氧化降解产物无副作用。

②比自由氯杀菌能力强,对大肠杆菌、结核杆菌、甲肝乙肝病毒等有很好的杀灭作用,一般为氯气消毒效果的2.5倍左右,在同等条件下的用量比氯气用量小。

③ClO2具有强氧化作用,可用于除臭、去色且效果稳定。

④ClO2制备工艺简单,向水中通入ClO2方便,且成本较热点物质:杀菌新贵”二氧化氯臭氧低。ClO2可作为沉淀水、澄清水或过滤水的氧化消毒剂。

以下是几道与ClO2相关的信息迁移题。

[例1](2003上海高考题)ClO2是一种广谱型的消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业上ClO2常用NaClO3和Na2SO3溶液混合并加H2SO4酸化后反应制得,在以上反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比为( )

A1︰1       B 2︰1       C 1︰2      D 2︰3

解析:从题供信息可知:NaClO3被还原成ClO2,则Na2SO3应该被氧化成Na2SO4。且有:NaClO3+e-→ClO2 、Na2SO3-2e-→Na2SO4。根据电子得失守恒原理很容易看出,反应中NaClO3和Na2SO3的物质的量之比应该为2︰1。选B。

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