苏教版.必修1从海水中提取的物质教材分析

从海水中获得的化学物质教材分析

本专题“从海水中获得的化学物质”，以自然资源十分丰富的海水作为研究对象，引出海水中总储量较多的化学物质的提取、性质和应用，并以此作为载体探究典型非金属元素 — — 氯、溴、碘及其化合物和典型金属元素 — — 钠、镁及其化合物的性质和用途，揭示氧化还原反应和溶液中离子反应的本质。通过本专题内容的学习，学生在获取相关化学知识和实验研究技能的同时，形成自然资源的利用需要化学科学的发展的认识，激发起为自我发展和社会生产进步而学习化学的兴趣。

本专题实际教学中，教师要充分利用各种教育资源，通过参观利用海水资源的企业或展示利用海水企业的主要生产流程，让学生认识海水中主要化学物质的提取过程；通过电解饱和食盐水实验，让学生进一步了解氯碱工业的生产原理，认识氯气及由氯气生产的产品的性质和用途；通过氯气、钠的性质的探索实验，让学生在掌握氯气、钠的性质的同时，知道人们研究化学物质的一般方法 — — 实验法，引导学生通过大量的实践活动，认识溴、碘和镁的单质及其化合物的性质；通过对比掌握氯、溴、碘性质的差异和钠与镁性质的差异，引导学生形成物质的结构决定物质的性质的认识；通过教师的引导和自我探究，发现氧化还原反应的本质 — — 电子的转移、溶液中离子反应的本质 — — 离子浓度的减小的规律。

第一单元 氯、溴、碘及其化合物

一、学习目标

1．了解从海水或海产品中提取氯、溴、碘单质的基本原理和方法，知道氯、溴、碘单质的性质及其差异，认识卤素及其化合物在生产和生活中的重要应用。

2．知道如何区分氧化还原反应和非氧化还原反应，了解氧化还原反应的本质是反应中发生了电子的转移。

3．通过探究实验，了解实验探究的过程和一般方法，形成化学实验操作的基本技能，知道化学实验是研究和认识化学物质的重要途径。

4．通过观察、分析实验现象，增强发现问题和解决问题的能力。

5．通过学习，认识到海水是人类的宝贵自然资源，培养与大自然友好相处的情感。

二、课时建议

氯气的生产原理 2课时

氯气的性质 2课时

溴、碘的提取 2课时

三、编写思路

在众多的自然资源中，海水是十分重要的资源之一。利用海水中富含的化学物质，如氯化钠、氯化镁、溴化钠、碘化钠等能获得活泼的非金属卤素单质。这既是高中学生需要学习的重要内容，也是学生认识化学为人类社会发展作出重要贡献的重要内容。因此，编者以新课程标准为编写依据，以遵循学生的认知规律、培养学生热爱科学的情感为前提，紧扣海水资源这一线索，引出氯、溴、碘单质及其化合物，通过对这几种化学物质性质的系列探究实验，使学生在学习典型的非金属元素 — — 卤素单质及其化合物知识的同时，了解认识物

质性质的基本方法 — — 实验探究。结合卤素单质的性质，巧妙地插入氧化还原反应这一重要概念。

在介绍卤素单质的制备时，注重从工业生产实际出发，体现化学在生产和生活中应用十分广泛这一学科特点，突出学好化学能更好地服务于社会生活这一学习目标。

四、教学建议

《普通高中化学课程标准》对本单元的学习提出如下要求和活动探究建议：

(1)通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。

(2)根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。

(3)实验：溶液中Ag 、CO 3、Cl 、SO 4等离子的检验，氯气的漂白性。

(4)查阅资料：日常生活中的含氯化合物。

教师必须在深刻理解新课程标准的精神和教材编写者的编写思路的前提下，才能进行符合实际的教学设计。教材的编写思路是在获取新信息的同时，更注重探索获取新信息的方法，强调通过学生实践活动获取感性认识，在轻松愉快的氛围中，探寻解决问题的最佳方法，培养自己的综合能力。

1．教学设计思路

“氯气的生产原理”可以通过创设问题情景一学生发现和提出问题一教师引导学生设计

解决问题的方案一学生实施探究方案一总结归纳形成结论的思路组织教学。

通过恰当的方法，创设问题情景，让学生在情景中发现并提出问题，是在教学设计时首

先应解决好的。在创设问题情景时，教师应充分利用当地的教学资源和网上素材，如《天工开物》一书中的海水晒盐图和现代海水晒盐的录像资料都是很好的“从海水中获得氯化钠”的教学素材。

在创设的情景中，学生能提出如下问题：

(1)每一立方千米的海水中含氯化钠4×107 t，氯气又是重要的化工原料，人类是如何从

海水中提取氯化钠并生产氯气的?

(2)工厂以氯化钠为原料生产氯气，还能得到什么产品?

(3)氯气有哪些性质? 在氯气生产中应注意哪些问题?

(4)氯气是重要的化工原料，人类应用氯气能生产哪些产品?

在教学设计中，要注意把转变学生的学习方式放在首位。充分发挥学生学习的自主性和

积极性，要注意让学生通过实验探究、查阅资料、参观访问等多种途径，了解氯气的生产原理、性质和应用，培养学生获得知识和解决问题的能力。

培养学生的问题意识，是高中化学教学的重要目标之一。教学中要充分利用实验现象、

生产实践等引导学生发现问题、解决问题。如通过电解饱和食盐水的实验探究引导学生提出下列问题：

(1)电解饱和食盐水产生的气体与初中所学的电解水产生的气体相同吗?

(2)与电源正极相连的电极产生什么气体? 与电源负极相连的电极产生什么气体?

(3)为什么滴有酚酞的饱和食盐水在电解过程中会变红? 能否用化学方程式表示其反应?

“氯气的性质”的教学设计要充分发挥化学实验在学生学习化学中的作用，认真设计好

探究实验。可以让学生完成书中的实验，也可以增加与之相关的其他实验。通过对实验现象的观察和分析，让学生总结归纳氯气的物理性质和化学性质，知道氯气是活泼的非金属，能与金属、水等物质发生反应。

因为氯气有毒，在教学中应避免氯气泄漏而污染环境和影响学生的身体健康。因此，在

教学中，有关氯气的实验应以学生观察实验为主，有条件的学校也可让学生亲自进行实验探＋2－—2—

究，但都要做好氯气尾气的处理工作。

“溴、碘的提取”的教学设计除了让学生了解其工业制备原理以外，更应该让学生通过

学习溴、碘的提取，知道卤素单质的性质差异，并以此引出氧化还原反应的概念。强调氧化还原反应的实质是反应中发生电子的转移，并让学生能用电子的转移或化合价的变化来判断氧化还原反应和非氧化还原反应，判断反应中的氧化剂和还原剂。

在整个教学设计中，要尽可能让学生自己参与实验探究。学生实验探究不但能培养学生

的实验操作技能，更重要的是能够使学生在实验中进一步激发学习的兴趣，体验科学研究的过程。在教学中教师应引导学生认真完成每个实验、仔细观察、缜密思考。

2．教学设计片断

片断1 氯气的生产原理

片断2 溴、碘的提取原理

教师提出问题

溴元素在海水中以溴离子(Br—) 的形式存在，碘元素在海带中以碘离子(1—) 的形式存

在。生产中如何将溴、碘离子分别转变为溴、碘单质呢?

学生作出假设

在将溴离子转变为溴单质(2Br—一2e —==Br2) 和碘离子转变为碘单质(2I－一2e —＝I 2) 的过

程中，溴离子和碘离子将分别失去电子，这就需要一种得电子能力更强的物质。氯是活泼的非金属单质，氯气分别与溴离子和碘离子反应能生成溴、碘单质。

学生进行实验探究

实验1．在盛有少量溴化钾溶液的试管中滴加少量新制氯水，观察实验现象。

实验2．在盛有少量碘化钾溶液的试管中滴加少量新制氯水，观察实验现象。

实验3．在盛有少量碘化钾溶液的试管中滴加少量溴水，观察实验现象。

实验4．在盛有少量溴化钾溶液的试管中加入少量碘单质，观察实验现象。

实验探究活动

(1)将溴离子转变为溴单质的方法是 。

(2)将碘离子转变为碘单质的方法是

(3)Cl2、Br 2、I 2得到电子的能力的强弱顺序是 。

五、疑难解析

1．饱和氯化钠溶液的电解产物的探究

在工业上，氯气的生产是通过电解饱和氯化钠溶液实现的，其电解原理如图2—2所示。

在电解过程中，氢离子得到从电池负极流出的电子转变为氢气分子，氯离子失去电子转变为氯气分子，氯离子失去的电子从电极经导线流入电源的正极。电极反应如下：

阴极 2e —十2H ＋==H2

阳极 2C1—一2e －==C12

电解过程中发生反应的化学方程式为

2NaCl ＋2H 2O 电解

H 2↑＋Cl 2↑＋2NaOH

因此，电解是通过氧化还原反应实现电能向化学能转化的过程。

由于学生还不具备理解电解过程中所发生的电极反应的知识，因此，教学中应充分应用

电解实验产生的现象和学生已有的有关质量守恒定律的知识，引导学生通过实验探究，

通过对实验现象的分析，推断出电解饱和氯化钠溶液的产物。其分析过程如下：

(1)从气体的颜色和气味可知在电极上产生了两种不同的气体。

(2)从滴有酚酞的氯化钠溶液变红可知电解过程中有氢氧化钠生成。

(3)从反应物为H 2O 和NaCl ，可分析产生的气体为O 2、C12和H 2中的两种。

(4)从一支试管中产生的气体为黄绿色、有刺激性气味，可知该气体不可能是氢气或氧

气。

(5)检验生成的气体，仔细分析现象，可知一个电极上生成了氢气。

(6)综合归纳上述分析，可写出电解饱和氯化钠溶液的化学方程式。

2．氧化还原反应

氧化还原反应是一类重要的化学反应，在生产和生活中有着广泛的应用。虽然学生在以

前的学习中已经接触过许多氧化还原反应，如某些化合反应、置换反应等，但对氧化还原反应这一概念还是第一次碰到。

氧化还原反应的本质是反应中发生了电子的转移。这里说的电子转移包括电子的得失和

电子的偏移两种情况。如2Na+Cl2＝2NaCl 是发生电子得失的反应，H 2+Cl2==2HCl是发生电子偏移的反应。

氧化还原反应中电子的转移情况可用双线桥法表示。如钠与氯气的反应中电子转移的情

况可表示如下：

氧化还原反应中得到电子的数目(电子偏向的数目) 和失去电子的数日(电子偏离的数目)

相等。氧化还原反应中得到电子的元素的化合价下降，失去电子的元素的化合价上升，因此

可根据化学反应中有无元素的化合价变化来判断反应是否为氧化还原反应。

根据化学反应中有无电子的转移(或元素的化合价有

无变化) ，可将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原

反应i 在初中化学的学习中我们曾根据化学反应中反应物

组成的变化，将化学反应分成化合反应、分解反应、置换

反应和复分解反应4种类型。这4种基本类型的反应与氧

化还原反应和非氧化还原反应的关系如图2—3所示。

3．氯气与碘负离子的反应

氯气通入淀粉碘化钾溶液会看到溶液变蓝，继续通氯气溶液蓝色褪去。氯气通入淀粉

碘化钾溶液中溶液会变蓝，是因为发生了如下反应：2KI+C12＝2KCl+I2 生成的碘单质跟直链淀粉反应溶液呈蓝色，与支链淀粉反应溶液呈红紫色。通常的淀粉都是直链淀粉和支链淀粉的混合物，所以我们在做实验时往往看到蓝色溶液中略带紫色。碘跟淀粉生成的蓝色物质是淀粉与碘分子(或I 3－) 生成的一种包合物。当通入过量的氯气时，氯气与包合物中的碘分子发生如下反应：

I 2＋5Cl 2＋6H 2O ＝2HIO 3十10HCl

碘单质被氧化成化合态碘，继续通入氯气，碘单质不断消耗，溶液的蓝色不断变浅，直

至消失。

4．碘化银用于人工降雨的原理

下雨需要有云，但有云未必能下雨。要下雨，云层中必须有足够多的造成下雨的小冰晶。

云是飘浮在高空中的无数的细小水珠，其直径一般只有0.01 mm左右。当高空中温度低于0℃时，云层中不仅有小水珠，而且还有小冰晶体。由于小水珠较容易蒸发成为水蒸气，这些水蒸气会在小冰晶体表面凝结，使小冰晶体成为雪花，许多雪花又会凝结成雪片，当雪片大到足够重时就从高空滚落下来。此时，如果低空的气温高于0℃，雪片就会融化成水滴，下起雨来。有云而不下雨，其主要原因是云层中的小冰晶体数目太少。因为碘化银与小冰晶体极相似，当用小火箭、高射炮等工具把磨成细粉末状的碘化银发射到几千米的高空时，碘化银就以假乱真，代替真冰晶体，不用多时即可引起空气里的水蒸气凝聚成雨，这就是碘化银用于人工降雨的原理。

六、实验指导

1．氯气的制备方法

(1)电解饱和氯化钠溶液制取氯气。

(2)二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气。

(3)高锰酸钾与浓盐酸反应： 2KMnO 4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5C12↑+8H2O

此反应不需要加热，制取装置与浓盐酸跟二氧化锰反应的装置相同(不要酒精灯) 。由于

反应迅速，在短时间内能得到大量的氯气，所以要靠调节浓盐酸的滴入量来控制反应速率。这也是实验室常用的一种制取氯气的方法。实验时一定要注意，反应很剧烈时应停止加入浓盐酸。

(4)氯酸钾与浓盐酸反应制取氯气： KClO 3+6HCl==KCl+3H2O+3C12↑

此反应不需加热，生成氯气的速度快，但有许多副反应发生，得到的氯气不纯净，含有

ClO 2、C12O 、HClO 、HClO 2、O 2、HCl 等杂质，特别是C1O 2和Cl 2O 极易爆炸。

(5)漂白粉与浓盐酸反应制取氯气： C1O －+C1—+2H＋==H2O+C12↑

此外，还可以用重铬酸钾跟浓盐酸反应制取氯气。

2、检验氯气性质的实验

如图2—4，用量筒量取一定量的浓盐酸倒入分液漏

斗内，打开活塞，让少量浓盐酸流入U 形试管底部后，立

即关闭活塞。浓盐酸与U 形试管底部的高锰酸钾反应生成

的氯气在U 形试管中上升，分别与浸在滤纸上的淀粉碘化

钾溶液、溴化钾溶液反应，使湿润的有色纸条褪色。玻璃

管中的浓氢氧化钠溶液可吸收U 形试管中剩余的氯气。

3．测定氯水组成的实验

问题设计：(1)氯气溶于水是物理变化还是化学变化?

(2)根据氯水的成分，分析将氯气通入氢氧化钠溶液

中，将发生怎样的反应?

实验设计：(1)观察氯水的颜色，初步作出推测。(2)往新制的氯水中滴加石蕊试液。

讨论与分析：实验(1)中氯水的颜色呈浅黄绿色，可推断出氯水中有氯分子，说明氯气

溶于水有物理变化发生。实验(2)的现象是溶液先变红后褪色，说明氯气与水反应生成了具有酸性和漂白性的物质，有化学变化发生。

结论：(1)氯气溶于水，既发生了物理变化又发生了化学变化。(2)氯水的成分为C12、

H 2O 、HCl 、HClO 。(3)次氯酸具有很强的氧化性，有漂白作用，而且是永久性漂白。

还可以采用以下方法验证氯水的成分中有氯分子、盐酸、次氯酸：将湿润的淀粉碘化钾

试纸放在盛有氯水的试剂瓶口(不要接触试剂瓶) ，如果试纸变蓝，说明氯水中含有氯分子，然后试纸褪色，说明氯水中有次氯酸；向氯水中加入苯，振荡分层，向下层溶液中加入碘化钾溶液，结果溶液由无色变为黄色，说明溶液中也有氧化性物质；如果向下层溶液中加入碳酸氢钠粉末，则有无色无味的气体生成。以上实验说明，氯气溶于水，一部分和水发生反应生成了盐酸和次氯酸，所以氯水中含有氯分子、盐酸、次氯酸。

七、习题研究

1．用87.0g 二氧化锰与足量浓盐酸反应，理论上得到标准状况下的氯气多少升? 为什么

实际得到的氯气体积远小于上述计算结果?

2．根据所学知识推测：在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加新制氯水可能产生何种现象?

用实验验证你的假设并写出有关实验步骤和现象。

3．设计实验方案探究氯水中主要含有哪些微粒，写出实验步骤和有关的化学方程式。

4．用双线桥法标明下列反应中电子转移的方向和数目，并指出反应中的氧化剂和还原

剂。

Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

KClO 3+6HCl==KCl+3C12↑+3H2O

2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5C12↑+8H2O

八、教材习题参考答案

1、A 2、D

3、

(1)

4．略

5．(1)氧化剂：Mn02 还原剂：HCl

(2)氧化剂：H ：SO ， 还原剂：Cu

6．略

九、参考资料

盐分是人体不可缺少的。钠在人体中的含量约为0.1％，氯在人体中的含量约为0.16％。

我们每天都需要摄取适量的食盐，以保持钠、氯在人体中的浓度，维持人体内部血浆的酸碱平衡，维持渗透压。

血液是由血细胞和血浆组成的。血细胞分为红细胞、白细胞和血小板三种，三者当中，

红细胞含量最高。细胞膜是半透膜，正常情况下，细胞内部的溶液和细胞外面的浆液必须维持一定的浓度(约为0.9％) 。

人在输液时，进入血浆的食盐水必须维持约0.9％的浓度(1 000mL 食盐水溶液中含9g

食盐) ，过浓或过稀对人体都不利。若输液时用的生理盐水浓度超过0.9％，血细胞中的水就会向外渗透；若输液时用的生理盐水浓度低于0.9％，这种盐水进入人体后会使血浆的浓度变稀，血浆中的水分就会向血细胞里渗透，引起血细胞膨胀，严重时造成血细胞破裂，发生溶血。所以，用于人体输液的生理盐水浓度都是约0.9％。

人体需保持适当的含盐量，成年人每天只需补充5～8g 食盐，重体力劳动者需要补充较

多的盐，但每天不宜超过8g 。人体内盐分过高或过低都会对人体健康造成危害。在高温下工 作或剧烈运动后，人体会排出大量的汗水，体内的盐分会随之排出体外，若得不到及时补充，人 就会因缺少盐分导致血浆中水分增多，出现疲劳、晕眩、恶心、无力等症状，此

时需适量补充浓 度大于0.9％的生理盐水；但血细胞内含盐量过多会引起高血压。据饮食普查资料显示，我国北方高血压病人多于南方，用盐量特别高的地区高血压病人更多。人体内盐分过高，过多的钠离子还会使钾离子从尿中排出，造成体内缺钾现象，出现倦怠、嗜睡等症状，严重时还会导致心律失常或代谢性碱中毒。

3．海水的淡化

水是生命之源。不久以前，人类还沉迷于淡水是自然界取之不尽的无偿赐品的神话，然而，工业的蓬勃发展与人口的急剧增加无情地粉碎了这个神话。淡水危机甚至比粮食危机、石油危机还要来势汹汹，解决淡水资源问题已提到’了人类的议事日程。在这种背景下，把海水、苦咸水等含盐量高的水转化为生产生活用水的海水淡化技术得到迅速的发展。目前，淡化海水的方法已有十种之多，下面介绍的是其中最为主要的几种。

(1)蒸馏法

蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。现有低温多效蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。

(2)电渗析法

亦称交换膜电渗析法。该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是厚度为0.5～1.0mm 的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜) 与负离子交换膜(阴膜) 。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，此处隔室海水被淡化，而相邻隔室海水被浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业。

(3)反渗透法

通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能，它的能耗仅为电渗析法的1／2，蒸馏法的1／40。

4．氯气的毒性

氯气主要通过呼吸道侵入人体，氯气对上呼吸道黏膜会造成危害，它会溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，次氯酸使人体组织被强烈氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状严重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而导致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻等。

1L 空气里最多允许含氯气o ．001mg ，超过这个含量就会引起人体中毒。战争中，氯气曾被用作强杀伤性的武器。在第一次世界大战期间，德军与英、法军战士在比利时的伊普尔对峙，黎明时，英、法军前线战场的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐向前袭来，很快数百名英、法军战士窒息而死，数千名士兵双目失明。这是1915年4月22日发生的令人发指的事件。

5．漂白粉

(1)制法

通常情况下，漂白粉的制法是把氯气通入消石灰。生产漂白粉的反应过程比较复杂，主要的化学方程式可以表示如下：

3Ca(OH)2+2C12＝Ca(ClO)2+CaCl2·Ca(OH)2·H 2O+H2O

在生产较高级的漂白粉时，氯化可进一步按下面的化学方程式进行，反应比较完全。

2CaCl 2·Ca(OH)2·H 2O+2C12+8H20——Ca(ClO)2+3CaCl2·4H 2O

漂白粉是混合物，它的有效成分是Ca(ClO)2。商品漂白粉往往含有Ca(OH)2、CaCl 2、Ca(ClO)2等。次氯酸钙很不稳定，遇水就发生水解反应：

Ca(ClO)2+2H2O ＝Ca(OH)2+2HClO

当溶液中碱性增大时，漂白作用进行缓慢。要在短时间内收到漂白效果，必须除去Ca(OH)2，所以工业上在使用漂白粉时要加入少量弱酸，如醋酸等，或加入少量的稀盐酸。家庭使用漂白粉不必加酸，因为空气里的二氧化碳溶在水里也起弱酸的作用：

Ca(ClO)2+H2O+CO2＝CaCO 3+2HClO

漂白粉的质量好坏是按它的“有效氯”以及它能在长时期内保持有效氯的能力来决定的。有

效氯可根据它同盐酸作用时产生的氯气的量来计算。反应的化学方程式如下：

Ca(ClO)2+4HCl＝2C12+CaCl2+2H20

C12+2HI＝2HCl+I2

2Na 2S 2O 3+I2＝Na 2S 4O 6+2NaI

置换出来的碘用硫代硫酸钠溶液滴定，就可以算出有多少氯气产生。有效氯的百分率是表示漂白粉的氧化能力的，工业用漂白粉一般含有效氯35％，高的可以达到40％。

（2）漂白作用

漂白粉和氯水的漂白作用都是由于有HClO 存在。目前认为漂白作用主要是由于有色物质的分子被氧化，或次氯酸跟有色物质的烯属官能团起加成反应而使之颜色褪去等。

(3)消毒作用

次氯酸或次氯酸盐都可以用来杀菌消毒。它们和许多有机物发生反应，如和不饱和脂肪酸发生加成反应，和含芳香烃基的氨基酸发生卤代反应，对于含有氨基的有机物，则把氨基氧化形成N —Cl 以及对含一SH 和一S —S 一官能团的有机物起氧化作用等。

在某些情况下，卤素能使酶分子中的一SH 和一S —S 一官能团氧化，如氯气使细菌里的氢硫基酶不能活动，导致细菌死亡。自来水用氯气等处理消毒后产生的气味，就是次氯酸跟细菌起作用而产生的氯胺(NH：C1) 的气味。

6．饮用水消毒

(1)氯消毒

C12和H 2O 发生反应：Cl 2+H2O ——HCl+HCIO。HClO 是弱酸，pH 低时HClO 多于ClO —，若pH=7时(0℃) ，有83％的HClO(17％为ClO —) ；20℃时，有75％的HClO(25％为CIO

—) 。因此，低温和pH 低时，消毒效果好；pH 低时，消毒速率快。以上事实证明了HClO 的消毒效果好。目前的一种解释是：电中性的HClO 扩散到带负电荷的细菌表面，穿过细胞膜进入细胞内部，氧化某种酶系统(ClO—带负电荷，不易接近细菌) 。

(2)氯氨消毒

若水中含NH 3，它将与Cl 2反应：

NH 3+HClO——NH 2Cl+H2O

NH 3+2HClO——NHCl 2+2H2O

NH 3+3HClO——NCl 3+3H2O

在pH 为5～8时，NH 2Cl 、NHCl 2共存。当C12和NH 2的物质的量之比为(15～20) ：1时，有一定量的NCl 3。当HClO 因消耗而减少时，NH 2C1、NHCl 2按逆反应方向生成HClO ，仍是HClO 消毒。NH 2Cl 、NHCl 2的消毒速率比HClO 慢，它们的优点是不存在用氯消毒残留的臭味。

(3)C1O2消毒

由于用氯消毒的水可能有臭味，并且长期食用用氯处理过的食物(如白面粉等) 可能导致人体摄自食物的不饱和脂肪酸活性减弱，产生毒素，对人造成潜在危害。大约从20世纪40年代起，国外就有用C1O 2消毒饮用水的方法。C1O 2的杀菌、漂白能力优于C12，按C1O 2、Cl 2的质量及其产物计，ClO 2的消毒能力是等质量C12的2．63倍，且没有臭味生成。有文献报道，在一定的条件下，在一定浓度的硫酸溶液中，将NaCl 与NaClO 3溶液反应能得到C1O 2。

7．氟、溴、碘元素的发现

(1)氟元素的发现

在化学元素史上，参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题，莫过于氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫(Marggraf，A ．S ．1709—1782) 发现氢氟酸，到1886年法国化学家莫瓦桑(Moissan，H ．1852～1907) 制得单质氟，历时118年之久。这当中不少化学家损害了健康，甚至献出了生命，可以说是一段极其悲壮的化学元素史。

1768年马格拉夫研究萤石，发现它与石膏和重晶石不同，判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈甑加热萤石和硫酸的混合物，发现玻璃瓶内壁被腐蚀。1810年法国科学家安培，根据对氢氟酸的性质的研究，指出其中可能含有一种与氯相似的元素。化学家戴维经过研究，也得出同样的看法。1813年戴维用电解氟化物的方法制取单质氟，用金和铂做容器，都被腐蚀了。后来改用萤石做容器，腐蚀问题虽解决了，但也得不到氟，而他则因患病而停止了实验。接着乔治·诺克斯(Knox，G ．) 和托马斯·诺克斯(Knox，R ．T ．) 两兄弟先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接受瓶顶部。实验证明金变成了氟化金，可见反应产生了氟但未得到氟。在实验中，兄弟二人都严重中毒。继诺克斯弟兄之后，鲁耶特(Louyet，P ．) 对氟作了长期的研究，最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷(Nickles，J ．) 也遭到了同样的命运。法国的弗雷米(Fremy，E.1814～1894) 是一位研究氟的化学家，曾电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银，虽然阴极能析出金属，阳极上也产生了少量的气体，但始终未能收集到。

同时英国化学家哥尔(Gore，D ．G ．1826～1908) 也用电解法分解氟化氢，但在实验的时候发生爆炸，显然产生的少量氟与氢发生了反应。他以碳、金、钯、铂作电极，在电解时碳被粉碎，金、钯、铂被腐蚀。这么多化学家的努力，虽然都没有制得单质氟，但他们的经验和教训都是极为宝贵的，为后来制取氟创造了有利条件。

莫瓦桑出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫穷，中学未毕业就当了药剂师的助手。他怀着强烈的求知欲，常去旁听一些著名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长和工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学，1874年到巴黎药学院的实验室工作，1877年获

得理学士学位。1879年他通过‘了药剂师考试，任高等药学院实验室主任。1886年成为药物学院的毒物学教授。1891年当选为法国科学院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化学上的创造发明很多。

1872年莫瓦桑当上弗雷米教授的学生，开始在真正的化学实验室工作了。弗雷米教授是当时研究氟化物的化学家，莫瓦桑在他的门下不仅学到了化学物质一般的变化规律，而且还学到了有关氟的化学知识和研究过程。他知道早在60年代安培和戴维就已证明，盐酸和氢氟酸是两种不同的化合物。后一种化合物中含有氟，由于这种元素反应能力特别强，甚至和玻璃也能发生反应，以致人们无法分离出游离态的氟。弗雷米反复做了多种实验，都没有找到一种与氟不起作用的东西。虽然莫瓦桑知道制备单质氟这个课题难倒了许多化学家，可是他对氟的研究却非常感兴趣，不但没有被困难所吓倒，反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化，这项研究没有及时进行，所以在10年以后，他才集中精力开展研究。

莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献，研究—厂几乎全部有关氟及其化合物的著作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来，只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维认为：磷和氟的亲合力极强，如果能制氟化磷，再使氟化磷和氧作用，则可能生成氧化磷和氟。由于当时还没有方法制得氟化磷，因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应，得到了气态的三氟化磷，然后把三氟化磷和氧的混合物通过电火花，虽然也发生了爆炸反应，但并没有获得单质的氟，而是氟氧化磷。莫瓦桑又进行了一连串的实验，都没有达到目的。经过长时间的探索，他终于得出了这样的结论：他的实验都是在高温下进行的，这正是实验失败的原因所在。因为氟是非常活泼的，随着温度的升高，它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来，也会立刻和任何一种物质化合。显然，反应应该在室温下进行，当然，能在冷却的条件下进行那就更好。看来电解是惟一可行的方法了。他想如果用某种液体的氟化物，例如用氟化砷来进行电解，那么怎样呢? 这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑开始制备剧毒的氟化砷了，但随即遇到了新的困难，原来氟化砷是不导电的。在这种情况下，他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性能好，可是在反应开始几分钟后，阴极表面覆盖了一层电解析出的砷，于是电流中断了。莫瓦桑疲倦极了，十分艰难地支撑着。他关掉了电解装置的电源，随即倒在沙发椅上，心脏病剧烈发作，呼吸困难，面色发黄，眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到，这是砷在起作用，恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次，曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他毫无节制地给自己增加工作，而且又经常冒着中毒的危险，对他的健康状况极为担心。可是莫瓦桑仍然继续进行实验，设计在低温下电解氟化氢。由于干燥的氟化氢不导电，于是他往里面加入少量的氟化钾。他把这个混合物放在一支U 形的铂管中，然后通电流。在阴极上很快就出现了氢气泡，但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时，分解出来的都是氢气，连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器，一边苦恼地思索着，也许氟根本就不能以游离态存在。当他拔掉U 形管阳极一端的塞子时，惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么，原来塞子被腐蚀了，氟到底还是分解出来了，不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想，如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料，那就可以制得氟了。萤石不与氟起作用，用它来试试吧。于是他把萤石制成实验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氢和氟化钾的混合物的U 形铂管浸入制冷剂中，以铂铱合金作电极，用萤石制的螺旋帽盖紧管口，管外用氯化甲烷做制冷剂，使温度控制在一23℃进行电解。终于在1886年第一次制得单质氟。莫瓦桑的实验经过著名化学家的审查，认为是无可争论的。为了表彰他在制氟方面所作的突出贡献，法国科学院发给他一万法郎的拉·卡泽奖金。，20年以后，又因莫瓦桑研究氟的制备和氟的化合物上的显著成就，他获得了1906年的诺贝尔化学奖。

(2)溴元素的发现

1825年德国海德堡大学学生罗威用氯气去处理家乡的一种矿泉水时，产生了一种红色物质。这种物质可用乙醚提取出来，再蒸去乙醚，，得到一种红棕色液体，这就是“溴”。与此同时法国学生巴拉尔德研究从海藻中提取碘：把海藻烧成灰，用热水浸泡后，向所得溶液中通入氯气，一段时间后有碘的紫黑色晶体出现，提取碘后的母液中，总沉有一层深棕色的液体，起初认为它可能是一种碘的氯化物。以后经多次实验，巴拉尔德用乙醚把母液中的深棕色液体萃取出来，再用氢氧化钾处理，得到的化合物与浓硫酸、二氧化锰共热后，重新又制得纯净的红棕色有恶臭的液体。它的沸点为47℃，比重为3，蒸气能和多种金属化合。1826年这一新元素被命名为溴，即“恶臭”之意。

(3)碘元素的发现

碘是在1811年被从事制硝业的法国人库尔特瓦所发现。当时曾把海藻灰浸渍出的海藻盐汁加热蒸发，首先析出食盐，随后依次结晶出氯化钾和硫酸钾等。但库尔特瓦发现产品不纯，因为海藻灰中含有碳，在烧制过程中碳可使硫酸盐还原成硫化物如硫化钠等，他想用硫酸和硫化钠反应产生硫化氢，把硫化钠除去，效果很好。但有一次用的硫酸太多了，紫色彩云冉冉升起，并且有一股和氯气相似的使人窒息的气味充满全室。紫色蒸气遇到冷的物体表面，即凝成大片的暗紫色的晶体，这种新的元素到1814年被命名为碘，即“紫色”之意。