HClO的漂白原理及效果探究

HClO的漂白原理探究
一、探究问题的提出
高中化学（必修）第一册中，在第四章第一节《氯气》里讲到次氯酸具有强氧化性，其中有个演示实验是用干燥的有色布条来验证氯气的漂白原理，目的是验证氯气没有漂白能力。

但是，氯气溶于水的反应为Cl2 + H2O == HCl + HClO，究竟氯气溶于水后有助于漂白作用的物质有哪些？H+、Cl-对其又有何贡献？温度变化又会有多大影响？带着这些问题，我们一起来进行探究吧！
二、问题解决设想
假设1：H+能够起漂白作用。

假设2：Cl-能够起漂白作用。

假设3：HClO能够起漂白作用。

假设4：若假设3成立，探究H+浓度对HClO漂白作用的影响。

假设5：若假设3成立，探究Cl-浓度对HClO漂白作用的影响。

假设6：若假设1、2、3任一假设成立，探究温度对漂白作用的影响。

三、实验设计方案
（1）分别向两张红色纸条滴加稀HCl溶液、稀H2SO4溶液，观察现象。

若红色纸条不褪色，则表明假设1不成立。

若红色纸条褪色，则表明假设1成立。

（2）分别向两张红色纸条滴加稀HCl溶液、NaCl溶液，观察现象。

若红色纸条不褪色，则表明假设2不成立。

若红色纸条褪色，则表明假设2成立。

（3）若假设1、2均不成立，则表明假设3成立。

（4）若假设3成立，制备饱和氯水。

（5）分别取少量饱和氯水于标号为①②③的3支试管中。

在试管①中加入纯水；在试管②中加入浓度为1mol/L的H2SO4溶液10滴，摇匀；在试管③中加入浓度为6mol/L的H2SO4溶液10滴，摇匀。

再分别向这3支试管中加入红色纸条，观察现象。

若红色纸条褪色快慢的先后顺序为③②①，则表明H+浓度对HClO的漂白作用有促进作用；若褪色快慢的先后顺序为①②③，则表明H+浓度对HClO的漂白作用有抑制作用；若褪色快慢无明显差别，则表明H+浓度对HClO的漂白作用没有影响；若有其他现象，则再作分析讨论。

（6）用同（5）的方法来比较Cl-浓度对HClO漂白作用的影响。

所选试剂为浓度分别为2mol/L和8mol/L 的NaCl溶液。

试管标号分别为④⑤⑥，试管④加的是纯水，试管⑤加的是2mol/L的NaCl溶液，试管⑥加的是8mol/L的NaCl溶液。

（7）探究温度的影响，分别采用常温、水浴加热以及酒精灯直接加热饱和氯水使红色纸条褪色快慢的方法来比较说明。

四、仪器与药品
仪器：烧瓶、长颈漏斗、酒精灯、铁架台（含铁夹、铁圈）、集气瓶、导管、烧杯、试管、红色纸条药品：浓盐酸、KMnO4固体、1mol/LH2SO4溶液、6mol/LH2SO4溶液、2mol/LNaCl溶液、8mol/LNaCl 溶液、NaOH固体
五、实验过程记录
（1）分别向两张红色纸条滴加稀HCl溶液、稀H2SO4溶液。

现象：观察到两张红色纸条均无明显变化。

表明假设1不成立，H+不能起漂白作用。

（2）分别向两张红色纸条滴加稀HCl溶液、NaCl溶液。

现象：同样观察到两张红色纸条均无明显变化。

表明了假设2也不成立，Cl-不能够起漂白作用。

（3）因此假设1、2均不成立，而干燥的Cl2已被证明没有漂白作用，不能使红色纸条褪色的，则表明假设3成立，能够起漂白作用的是HClO。

（4）制备饱和氯水。

如下图所示组装好一起，用NaOH溶液吸收前面未溶于水的氯气。

（5）分别取少量饱和氯水于标号为①②③的3支试管中。

在试管①中加入纯水；在试管②中加入浓度为1mol/L的H2SO4溶液10滴，摇匀；在试管③中加入浓度为6mol/L的H2SO4溶液10滴，摇匀。

再分别向这3支试管中加入红色纸条，观察现象。

现象：
褪色前后比较，可看出褪色效果是较为理想的。

（6）用同（5）的方法来比较Cl-浓度对HClO漂白作用的影响。

所选试剂为浓度分别为2mol/L和8mol/L 的NaCl溶液。

试管标号分别为④⑤⑥，试管④加的是纯水，试管⑤加的是2mol/L的NaCl溶液，试管⑥加的是8mol/L的NaCl溶液。

现象：
（7）探究温度的影响，分别采用常温、水浴加热以及酒精灯直接加热饱和氯水使红色纸条褪色快慢的方法来比较说明。

六、相关问题探讨
在前面3个假设鉴别H+或Cl-能够起漂白作用是为了下面的探讨铺设的。

H+和Cl-都没有漂白作用这是人人都清楚的，但是H+或Cl-对漂白作用有何影响这就不是每个人都知道的。

而且在中学做这样的探讨时比较简单且容易操作实验的。

因此这样的实验在中学时很有可行性与探究性的。

⑴在实验过程中，我们发现，H2SO4在低浓度时对漂白作用有抑制作用，当浓度较高时，反而促进漂白，表明H+的浓度大小对次氯酸的漂白快慢是有影响的。

一开始H+在浓度较低时对漂白有抑制作
用，甚至漂白所花时间要比纯水的还要慢，这可能是因为一开始当水中H+浓度增大时，由离子方程式Cl2 + H2O == H+Cl -+ HClO可看出，H+浓度增大使反映逆向进行，生成的HClO反而少了，因此HClO 的浓度下降，漂白所需的时间增多。

但当H+浓度变得更大时，反而能够对漂白作用起到促进作用，这就值得我们进一步探究了。

可能原因是溶液中的电解质增多，对反应有促进作用而导致的。

但具体情况究竟是如何的，还有待于我们进行一系列更加详细的实验来验证说明而不是在此泛泛而谈了。

⑵在进行第二个的实验中，我们也发现了，当NaCl溶液浓度增大时，褪色速度同时变快，表明了Cl-浓度对HClO漂白作用有促进作用。

但从式Cl2 + H2O == H+Cl -+ HClO来分析，却正好与我们所设想的截然不同。

这是为什么呢？我们在这种情况下还是从溶液中的电解质增多来着手分析了，氯化钠在水溶液中能够完全电离出钠离子和氯离子，因此溶液中的自由移动的离子也会有很明显的增加，可能因为这样而导致褪色时间变快。

对于电解质或溶液中自由移动的离子能否对漂白有影响，这应该也成为我们又一次实验的探究了。

在这里我就不深入研究这一问题了。

⑷从探讨温度变化这一条件看，很明显的看到温度升高有利于漂白加快。

这可能是因此温度升高促进饱和氯水生成更多的HClO的原因。

七、参考文献
[1] 肖常磊, 钱扬义, 中学化学实验教学论. 北京：化学工业出版社, 2007, 98-111
[2]汤彦平. “氯气的制取及次氯酸的漂白”的实验改进. 湖北中小学实验室, 2001.第1-2期，44
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期，32-34
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[5] 冯克金. 氯气能否漂白. 学生园地, 1996年第2期,43。