高一化学——形形色色的含氯消毒剂

自来水消毒中最常用的是氯消毒法，常用的含氯消毒剂有液氯、次氯酸钠、二氧化氯，一氯氨、漂白粉、漂粉精等。

次氯酸钙：

早些时候，生活在城市的人们每天早晨刷牙的时候都发现一个奇怪的现象：从水龙头向牙缸中放入自来水，一开始看见的自来水很澄清，但几秒后自动变浑浊，搁置片刻即可见沉淀自动消失，恢复澄清（那时候自来水是用漂白粉消毒的）。上面的过程可解释如下：漂白粉的有效成分Ca(ClO)₂是能溶于水的，当自来水从水龙头中流出时，其与空气中的CO₂发生反应：Ca(ClO)₂+CO₂+H₂O==CaCO₃↓ +2HClO，所以开始出现的浑浊是CaCO₃；CaCO₃只能溶于酸性比H₂CO₃强的酸，HClO不符合这个条件，但HClO见光能分解：2HclO = 2HCl+O₂↑；片刻后HClO完全转化为强酸盐酸，发生反应：CaCO₃+2HCl = CaCl₂+H₂O+CO₂↑，沉淀溶解。

次氯酸钠：

市面上销售的“84”消毒液（有效成分是次氯酸钠）为无色或淡黄色液体，有效氯含量5.5-6.5%。被广泛用于宾馆、旅游、医院、食品加工行业、家庭等的卫生消毒，且具有刺激性气味。空气中的CO₂（二氧化碳）溶解于NaClO溶液中可以与NaClO反应得到具有漂白性的HClO：NaClO+CO₂+H₂O = NaHCO₃+HClO，HClO能够将病毒、细菌等物质氧化，使其变性，因而能够起到消毒的作用。

NaClO的工业制法是利用Cl₂与NaOH反应生成NaCl、NaClO和水：2NaOH+Cl₂ = NaCl+NaClO+H₂O，这也是在实验中利用碱吸收多余氯气的反应原理。

二氧化氯：

用氯气对饮用水消毒已有近百年的历史。这种消毒方法会使饮用水中的有机物发生氯代，生成有机含氯化合物，对人体有害，世界环保联盟已全面禁止这种消毒方法，建议推广采用广谱性高效消毒剂二氧化氯。

二氧化氯的一般制法如下：KClO₃和浓盐酸在一定温度下反应会生成绿黄色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为：2KClO₃+4HCl(浓) = 2KCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O。ClO₂消毒的效率（以单位质量得到的电子数表示）约为Cl₂的2.63倍。

一氯氨：

近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，某反应的化学方程式为：NH₃+HClO = H₂O+NH₂Cl（一氯氨），NH₂Cl较HClO稳定。加液氨能延长液氯杀菌时间，原因如下：液氯能消毒是由于氯跟水反应产生的次氯酸，次氯酸有杀菌作用。然而次氯酸不稳定，见光受热易分解，因而缩短了消毒时间。加了液氨后，不稳定的次氯酸部分转化成稍稳定的一氯氨。这是一个可逆反应，当次氯酸杀菌后浓度减小时，平衡向左移动，一氯氨转化成次氯酸；相反，当次氯酸浓度较高时，平衡向右移动，转化成一氯氨，相当于暂时“贮存”，避免其分解损失，这样就延长了液氯的消毒时间。