基于84消毒液为底物的卤水溶液制备方法探究_戴兴德

　　实验设计与技术2015年第5期

　　基于84消毒液为底物的卤水溶液制备方法探究

　　戴兴德

　　张爱菊

　　张小林

　　甘肃省平凉医学高等专科学校（744000）

　　主要成分是ClO-；当溶液pH2时，其主要成分是Cl2，盐酸最佳用量范围为5～10mL，这与文献报道相符。

　　卤素单质水溶液为无机定性实验常用化学试剂，采用溶解法和稀释法等传统方法配制，利用化学反应法制溴水也有报道。然而，氯气、液溴具有挥发性和剧毒的性质，很难控制和保存，且在直接吸收溶解过程中会造成二次污染。此外，单质碘水溶性差，易升华。笔者尝试以84消毒液为底物制备卤素单质溶液，实施效果良好。

　　一、探究方法

　　以84消毒液作氧化剂，溴化钠、碘化钾作还原剂，在盐酸介质中完成氯水、溴水、碘水全封闭制备，观察不同情况下的反应现象，以探求最佳制备方案。

　　二、探究分析

　　2.溴水制备。将稀释10倍以后的84消毒液100mL与20g溴化钠混合，注入1mol/L盐酸，封闭静置，观察现象（表2）。

　　表2

　　盐酸体积/mL

　　不同酸度下84消毒液与溴化钠反应情况

　　混合液盐酸浓度/molL-1

　　实验现象

　　固体物质快速溶解，溶液呈淡黄色固体物质快速溶解，加盐酸，溶液颜色加深，呈橙黄色

　　固体物质快速溶解，加盐酸，有泡沫，溶液颜色加深，呈橙红色固体物质快速溶解，加盐酸，有大

　　0510

　　0.000.050.09

　　1.氯水制备。取84消毒液10mL，加水稀释至

　　100mL，注入1mol/L盐酸，封闭静置并观察现象（表1）。

　　表1

　　盐酸体积/mL

　　不同酸度下84消毒液反应情况

　　实验现象

　　溶液变黄绿，反应平稳

　　溶液变黄变绿，颜色逐步加深，液面有气泡溶液瞬间变成绿色，并伴有“喷发”现象溶液瞬间变成绿色，“喷发”现象剧烈

　　150.13量泡沫产生，溶液变为红棕色，液面有红色雾状物

　　5101520

　　从标准电极电势来看，φθClO-/Cl-=0.8900V，φθBr2/Br-=

　　1.0870V，Br2氧化性大于ClO-，因此，84消毒液与溴

　　化钠简单混合，不会有单质溴生成，试验初期的“淡黄色”应来自84消毒液，但ClO-是含氧型氧化剂，同样可通过改变溶液的酸度来增强ClO-的氧化性，使得φClO-/Cl-φBr2/Br-，强酸环境下有反应ClO-+2Br-+2H+=

　　84消毒液是一种高效消毒剂，主要成分为次氯

　　酸钠（NaClO），有效氯含量为5.5%～6.5%。在溶液由碱性转变为酸性时，依下列次序发生变化：NaClO→

　　HClO→Cl2。在盐酸介质中的反应方程式为：2HCl+NaClO=Cl2+NaCl+H2O。

　　表1所列现象与理论推断一致，氯水颜色取决

　　于氯气浓度。当盐酸用量增加后，氯水颜色加深，液面有气体逸出，这缘于还原剂Cl-浓度的增加和ClO-氧化性的增强。ClO-是一种含氧型氧化剂，电极反应有H+参与，2ClO-+4H++2e-=Cl2+2H2O，ClO-的氧化性强弱取决于溶液的酸度。

　　-2+4

　　在室温时，φClO/Cl2=φ+0.05916lg(ClO)(H)。

　　2酸度增强，电极电势增大，ClO-氧化性骤增，反应速率加快，Cl2生成量增加。实验证实，当溶液pH9时，其

　　-

　　Br2+Cl-+H2O发生。

　　盐酸用量应严格控制，可以采取少量多次、分批加入的办法，避免实验室溴水污染，所用盐酸应不超过10mL。

　　3.碘水制备。将稀释10倍以后的84消毒液100mL与一定质量的碘化钾混合，注入1mol/L盐酸，封闭静置，观察现象（表3）。

　　由表3可知，当碘化钾和84消毒液混合时，即有单质碘生成，只是浓度太小，呈黄绿色，无明显外观特征；盐酸用量决定反应的速率、深度及产物走向，碘化钾的质量决定碘水溶液的纯度和颜色的深浅。

　　在盐酸作用下，84消毒液与碘化（下转第60页）

　　31

　　θ-ClO/Cl2

　　2015年第5期

　　SHIYANJIAOXUEYUYIQI

　　小学科学

　　生：不确定。（学生迟疑着回答）

　　师：那怎么办？你们再想想，这个实验还可以怎么改进？

　　学生陷入思考中，有的沉默，有的在小声议论。为此，笔者稍作提示。

　　师：以前我们学过对比实验，能不能把这个实验也设计成对比实验呢？

　　这时，一名学生突然叫起来：“我知道了，再弄一支一样的试管。”学生的思维闸门一下子被打开了。

　　生：是的，再弄一支一样的试管，装上同样多的水，在水面到达的地方也作上同样的记号。

　　生：同样在水面加上一样多的植物油，再在试管口堵上同样多的棉花。

　　生：这支试管里面不要插植物。与之前的相比，惟一不同的就是不放植物，其他的都一样。

　　师：两个装置都弄好后，观察什么呢？

　　生：将两支试管放一起，如果一段时间后，放植物的试管中的水比没放植物的试管中的水少，就说明少了的水是被植物的根吸收了，植物的根具有吸收水分的作用。如果两支试管中的水始终一样多，就说明根不具有吸收水分的作用。

　　笔者将实验装置放在教室的书柜上。

　　不及待地告诉笔者：“老师，水少了好多。”“插了植物的试管里的水变少了。”“根真的可以吸收水分。”

　　进教室后，笔者顺势引导：“有发现了吧，你们来说说。”

　　生：插了植物的试管里的水，水面下降了将近

　　1cm。没插植物的试管，水没有减少。

　　生：少了的水是被植物的根吸收掉了。生：实验说明，植物的根具有吸收水分的作用。生：我还发现，没插植物的试管，水面还是在原来的位置。说明在水面加植物油、用棉花堵住容器口，水很难被蒸发出去。

　　生：我知道了防止水分被蒸发的办法。

　　……

　　在该案例中，学生不仅认识到了植物的根可以吸收水分，而且养成了实事求是的科学态度，知道了“利用对比的方法认识科学事物,更有利于获得有证据的科学结论”，激发了他们学习科学、研究问题的兴趣，这样的观察活动才是有意义的。

　　“用教材教”不是一句口号，而是一种教学态度，既遵循于教材，又不困于教材；既利用教材，又跳出教材。笔者把教材中科学根据不足的单一观察变为科学的对比观察，实实在在地提高了教学的有效性，使教学过程更生动、有趣。

　　钾混合有反应发生：ClO-+2I-+2H+=I2+Cl-+H2O（φθClO-/Cl-=

　　3天后的科学课，笔者刚到教室门口，学生就迫

　　（上接第31页）

　　表3

　　KI质量/g33

　　!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

　　不同酸度下84消毒液与碘化钾反应情况

　　盐酸体积

　　实验现象

　　浅黄绿色溶液

　　有黑色絮状物生成，经振荡后，瓶底有黑色固体，上层溶液为棕色

　　反应快速，有黑色絮状物生成，振荡后溶液变紫红色，瓶底有少量黑色固体物质橙黄色溶液

　　反应快速，有黑色絮状物生成，振荡后溶液变棕黑色，瓶底有少量黑色固体物质加盐酸后立即有大量黑色絮状物生成，

　　0.8900V，φθI2/I-=0.5345V）。由标准电极电势可知，ClO-可将I-氧化成I2，溶液颜色变深，瓶底有少量黑色固体物质，这与实验事实相吻合。

　　/mL010

　　I2是非极性分子，水溶性差，碘化钾过量有碘合离子生成，I2+I-=I3-，I3-具有水溶性，可通过碘化钾溶

　　液加速碘溶解。

　　通过对比实验证实，当盐酸为10mL、碘化钾为9g时将保证有颜色稳定的碘水溶液生成。

　　三、实验尝试

　　新制卤水溶液，氯为黄绿色，溴为橙红色，碘为紫红色，选有机溶剂四氯化碳完成新制卤水萃取实验，除氯水外，四氯化碳层颜色加深，溴为棕褐色，碘为紫色，且随浓度增大而加深，这与传统描述一致。

　　四、实验结论

　　以稀释10倍的84消毒液100mL为底物，加入5mL1mol/L盐酸即得氯水；加入5g溴化钠、10mL1mol/L盐酸即得溴水；加入9g碘化钾、10mL1mol/L盐酸即得碘水。该制法简单实用，安全可靠，整个过程无有害物质泄露。

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　　20010

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　　振荡后溶液变红棕色，瓶底有少量黑色固体物质橙黄色溶液

　　反应快速，溶液颜色加深，呈紫红色反应快速，溶液颜色加深，呈紫红色

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