利用传感器探究84消毒液的漂白原理-教学设计

利用传感器探究84消毒液的漂白原理
实验问题：
2015年在自治区高考二模考试的28题中，将氯气通入含有酚酞的氢氧化钠溶液，溶液褪色，分析其原因。

对于学生来说这是一道开放性试题，但是作为教师应该明确其中的根本原因，由于84 消毒液具有漂白性，使用广泛pH试纸会导致测出的pH不准确，而采用pH传感器测量，不仅测量数据准确，还能够对整个漂白过程的pH变化进行监测，所以我们通过pH传感器进行测量，并得出了pH变化曲线。

图1.2015年新疆维吾尔自治区高考第二次模拟考试理综试卷28题
实验目的：
利用pH传感器探究84消毒液的漂白性实质
实验原理
84消毒液的主要成分为次氯酸钠（NaClO），次氯酸钠溶液中存在ClO-、HClO、Cl2，且ClO-、HClO、Cl2都具有氧化性，当向含有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加84消毒液后，溶液红色逐渐褪去，褪色过程中可能发生了如下的反应：
可能1：酚酞的显色范围是8.2~10.0，84 消毒液中的HClO、Cl2与NaOH 发生反应，溶液的pH降低到8.2 以下，致使酚酞显无色。

可能2：具有氧化性的ClO-、HClO、Cl2将酚酞氧化成其他物质，致使溶液中不存在酚酞，所以溶液红色褪去。

可能3：以上两种可能同时发生。

本实验采用对比法测定pH的变化，将84消毒液和盐酸溶液分别加入含有酚酞的氢氧化钠溶液，溶液逐渐褪色至无色，利用pH传感器测定其变化。

实验仪器和药品
仪器：数据采集器、计算机及相应配套软件、威尼尔pH传感器、100mL烧杯、洗涤瓶、胶头滴管、恒温加热磁力搅拌器，量筒，滴管。

药品：84消毒液、蒸馏水、盐酸、酚酞溶液，氢氧化钠溶液
实验过程：
1、向两只100mL的烧杯中加入大约30mL一定浓度的氢氧化钠溶液，再加入酚酞，利用pH传感器测定溶液pH，并采集数据。

2、利用滴管向两只烧杯分别加入84消毒液和盐酸溶液，直到溶液变为无色，通过数据采集器，观察溶液的pH变化，并采集数据。

实验结果与分析：
图2：pH的变化曲线
图3：pH的变化曲线
观察实验现象和图像可知，在实验开始前，两溶液的pH几乎相等，加入84消毒液后溶液褪色，但溶液pH基本不变。

加入盐酸后溶液褪色，但溶液pH迅速减小。

在60s时，两溶液的pH相差很大，说明其中加入盐酸溶液后氢氧根浓度明显下降。

由此可知，可能1和可能3是错误的。

待反应完全褪色后，向两溶液中继续滴加酚酞溶液，其中加入84消毒液的溶液再次变红，说明84消毒液漂白含有酚酞的氢氧化钠溶液的实质是具有强氧化性的ClO-、HClO、Cl2将酚酞氧化，即可能2 正确。

实验反馈：
1、通过本实验解决了传统实验无法完成的操作，直观的数据和图像便于理解，数据和图像
变化明显，说服力强。

2、操作简单，便于控制，现象明显，克服了pH试纸的不足，且传感器能够实现全过程监控，
而且对照明显。

3、通过动手设计实验，培养学习化学的兴趣，体会到科学探究的乐趣，感受新技术对化学
实验改进，通过新技术感受化学实验的本质。

4、提高学生探究、设计、观察、分析、总结的能力，用严密的数据培养学生严谨的科学精
神。