新冠疫情有关的化学知识背景（一）
新型肺炎的肆虐让今年的备考季的复习节奏变得格外不同，今年的高考形势和出题方向也变得更加扑朔迷离，要做好题目难度加大的准备。下面，就对与新冠疫情有关的化学知识背景做一个总结科普。
01
气溶胶
这个名字在大众眼里挺吓唬人的，普通人最怕专业名词，没听过的专业名词越多，可能谣言也越多。气溶胶，是不是因为胶有粘性，可以粘住，所以病毒才这么容易传播？其实这里的胶与大家理解的粘性并无直接关系，就是飞沫传播的一种专业提法。咳嗽、吐痰、打喷嚏、说话等会形成数以十万计的飞沫，它们属于分散质，其中会包含病毒，飞沫直径在1~100nm之间。空气属于分散剂，按照分散剂的状态分类属于气溶胶，该分散系属于胶体。这个知识背景可与胶体的相关知识结合考察，一般出现在STSE类或者实验题中，选择题和主观题都有可能考察。
02
广谱杀菌消毒剂
有人调侃说新冠病毒的带货能力超过李佳琦，只要网上新闻一出，不管谣言与否，什么药品或消毒剂可以有效杀菌抗病毒，立马卖脱销。在防御病毒的过程中，敌暗我明，只能广泛撒网，消除病毒存在的一切可能性。国家卫健委高级别专家组成员李兰娟院士在记者会上透露：新型冠状病毒怕酒精，不耐高温（56℃加热30分钟新冠病毒就死亡了）。按照通常经验，75%酒精、含氯消毒剂、双氧水、过氧乙酸等均可有效杀灭环境中的病毒。下面将这几种常见消毒剂做一简单介绍。
（一） 84消毒液
84消毒液的命名有一段有趣的故事，之所以叫这个名字就是因为它是1984年研制出来的，是不是感觉这个名字起得太随意了。当时正值改革开放初期，国家急需尽快发展卫生医疗事业，为了降低全国传染病的致病率，需要一种有效的可以在全国推广的消毒剂，国家下任务搞专项科研，借鉴了当时国外医用消毒剂的先进经验，当年，成品配方在北京第一传染病医院（后来的地坛医院）诞生，被命名为84消毒液，这个名字沿用至今。
NaClO是白色粉末，易溶于水。我们通常见到的都是浓缩液，是次氯酸钠和表面活性剂的混配消毒剂。有效成分为次氯酸钠（NaClO），有效氯含量为1.1%~1.3%。适用于一般物体表面、白色衣物、医院污染物品的消毒。NaClO具有强氧化性，作漂白剂，其漂白原理是NaClO水解生成具有漂白性的HClO（次氯酸）。通俗讲，HClO（次氯酸）具有强氧化性，能使细菌病毒中的蛋白质被氧化变性，因而能够起到消毒的作用。
84消毒液有一定的刺激性与腐蚀性，使用时最好戴手套。且必须稀释以后才能使用。84消毒液的漂白作用较强，尽量避免与有色衣物接触。这里体现了化学性质漂白性。
网上有文章有用电池组做直流电源电解饱和食盐水至水溶液呈现黄绿色，电解生成的氯气与氢氧化钠反应获得次氯酸钠溶液，这种自制84消毒液的方法，不建议模仿，家庭环境容易造成氯气逸散，带来危险。
另外，切记不能把84消毒液与洁厕灵混用，洁厕灵主要起强力清洁的作用，并不属于消毒剂这里涉及到ClO-和Cl-在酸性条件下发生归中反应产生氯气，同样比较危险。
最后，我们在生活中要注意久置的84消毒液是无效的，它需要在避光条件下密封保存。NaClO水解生成的HClO（次氯酸）会见光分解，从而失去氧化性而失效。
（二）过氧乙酸
过氧乙酸大家相对陌生一些，但在医院却是再常见不过的物质了。过氧乙酸消毒液有很强的氧化性，与84消毒液、漂白粉（次氯酸钙）等被作为医疗或生活消毒药物使用，为高效、速效、低毒、广谱杀菌剂，对细菌繁殖体、芽孢、病毒、霉菌均有杀灭作用。可广泛应用于各种器具及环境消毒，0.2%溶液接触10分钟基本可达到灭菌目的。此外，由于过氧乙酸有较强的挥发性，能空气进行杀菌、消毒，有效杀灭气溶胶中的病毒。
过氧乙酸又名过乙酸，分子式C2H4O3，无色透明液体，呈弱酸性，易挥发，有刺激性气味，可溶于水或乙醇等有机溶剂。
过氧乙酸为强氧化剂，腐蚀性强，有漂白作用。过氧乙酸的合成原料为冰醋酸、硫酸、过氧化氢。过氧乙酸不稳定，降解产物为冰醋酸和过氧化氢。
制备的方程式：
CH₃COOH+H₂O₂⇌CH₃COOOH+ H₂O
过氧乙酸性质与双氧水类似，都是通过过氧链来体现强氧化性，其次，过氧乙酸也和过氧化氢一样，容易分解，因此在保存上也需要避光密封保存。在考题中作为过氧化氢H₂O₂的性质迁移的考察形式出现。
（三）医用酒精
市售的酒精有很多种，可用于消毒的酒精是75%的酒精，生活中常见的老白干等高度白酒也能起到类似的作用。通俗来说，酒精作用于病毒细菌的蛋白质导致蛋白质失活变性，从而起到消毒作用。
从化学知识的角度来说，大家都知道，生物界本质上来说就是一个水环境，水是一切生命化学反应的载体。水分子属于极性很强的分子，而乙醇分子属于极性较小的分子，加入乙醇就会使消毒位置局部环境的极性降低。在其中病毒上蛋白质在形成确定的分子结构后经过一定的盘曲折叠，保持一个特定的构型构象，才能发挥蛋白质的特定功能。蛋白质的特定构象会通过一定数目的分子内氢键相互联系。蛋白质中的不同位置存在亲水基和憎水基，由于乙醇分子的出现，导致亲水基及憎水基在空间上的位置会发生相应改变即氢键会发生调整，这时，蛋白质的折叠方式就发生了改变，从而无法保持原有的功能从而变性。乙醇是通过改变蛋白质的构型构象使蛋白质变性，并没有改变蛋白质的分子结构。而像84消毒液、过氧乙酸这样的氧化剂，则是通过氧化还原反应，破坏了蛋白质的分子结构，这是另一种使蛋白质变性的方式。
另外，乙醇还可以通过作用于细菌的细胞壁，使细菌细胞破坏溶解；通过抑制细菌的酶系统，阻碍正常代谢从而抑制细菌生长繁殖。这属于生物学范畴，这里就不展开介绍了。
（四）高锰酸钾
高锰酸钾（KMnO₄）溶液，主要用于皮肤外伤的消毒药剂。高锰酸钾为紫黑色晶体，与某些有机物或易氧化物接触，易发生爆炸，易溶于水，微溶于乙醇、丙酮、硫酸。高锰酸钾同样是通过氧化蛋白质起到杀菌的作用，但是高锰酸钾相对来说价格较贵，不适合大规模喷洒作业。
高锰酸钾是一种强氧化剂，发生的反应众多，且比较常见，知识背景不算新颖。
（五）碘伏
碘伏是单质碘与聚乙烯吡咯烷酮的不定型结合物。大家更熟悉的是碘酒。但是碘伏相对来说更加温和、安全，且在碘伏中的碘单质较碘酒更加稳定，所以现在碘酒逐渐被淘汰了。聚乙烯吡咯烷酮可溶解分散9%~12%的碘，此时呈现紫黑色液体。但医用碘伏通常浓度较低(1%或以下)，呈现浅棕色。碘伏具有广谱杀菌作用，可杀灭细菌繁殖体、真菌、原虫和部分病毒。在医疗上用作杀菌消毒剂，碘伏消毒液适用于皮肤消毒，手术部位消毒及手术前刷手消毒。与医用酒精相比，碘伏引起的刺激疼痛较轻微，易于被病人接受，而且用途广泛、效果确切，基本上替代了酒精、红汞、碘酒、紫药水等皮肤粘膜消毒剂。
碘伏利用的是碘单质作为卤素单质的氧化性起到杀菌作用，但是碘单质相对于氯气和溴单质来说氧化性较弱，所以在外伤处理时对皮肤的伤害较小。
小 结
高考题中出现这些知识背景，并不意味着题目就要难得无从下手了。一方面，新颖的知识背景有助于题目的展开和知识点的综合考察，另一方面，高考突出选拔工具的作用，也是培养高尚价值观，强调人文关怀的阵地。所以出现结合时事及科技前沿的知识背景是必然的。
与新冠疫情有关的化学知识背景（二）
国内疫情接近尾声，高三年级也终于在千呼万唤中开学了。然而随着输入性病例的增多，疫情形势仍然不容乐观。疫情带给人最大的一个改变是关于个人卫生习惯的塑造，你是不是发现自己不知不觉中养成了勤洗手的好习惯了呢？
关于个人消毒用品，现在比较常见的有三氯生、二氧化氯泡腾片的等消毒剂、洗手液产品。现在就高考范围内，对这两种消毒剂做一个介绍。作为相关高考知识背景的补充。
03
三氯生
三氯生是一种高效广谱抗菌剂。对人体毒性很小，在洗手液成分中非常常见。学名“二氯苯氧氯酚”，又名“三氯新”、“三氯沙”等。开发于上世纪六十年代末，广泛用于肥皂、牙膏、洗面奶、消毒洗手液、伤口消毒喷雾剂、医疗器械消毒剂、空气清新剂等中供医护人员和公共场所使用。一般抗菌浓度为0. 2% ~2. 0%。还在口腔医院中广泛用于治疗牙龈炎、牙周炎及口腔溃疡等的漱口水中，一般浓度为0.05%~0.3%。
三氯生通过进入细菌细胞而影响细胞浆膜和RNA、脂肪酸和蛋白质合成起到抑菌的目的。
化学名称：2,4,4-三氯-2-羟基二苯醚
分子式：C12H7Cl3O2
相对分子质量：289.5
分子结构：
比例模型：
三氯生为白色或灰白色晶状粉末，稍有酚臭味。熔点：55-57°C 沸点：120 °C。微溶于水，易溶于稀碱液和有机溶剂，在水溶性溶剂或表面活性剂中溶解后可制成透明的浓缩液体产品。具有优异的贮存稳定性：280-290℃以下不会迅速分解。三氯生属于低毒物质。它在环境中可以迅速分解代谢，对皮肤无刺激。通常不会造成环境问题。
【练习】疫情期间，养成良好的卫生习惯，做好个人的消毒防护可以有效地防止病毒的扩散和感染。家庭中常见的洗手液产品有效成分三氯生的结构如下图所示，以下说法正确的是：（ ）
A.该化合物含有4种官能团；
B.分子中所有原子可能共平面；
C.1mol该物质可与2molBr2发生加成反应；
D. 1mol该物质可与7molNaOH溶液发生反应；
E.该物质能与FeCl3发生显色反应；
F.保持左右两个苯环上的官能团的种类和数目不变的同分异构体有60种。
答案：BDEF
04
二氧化氯
二氧化氯（ClO₂）是一种国际公认的安全、无毒的绿色消毒剂。二氧化氯具有广谱、高效、受温度影响小、受酸碱性环境影响小、安全无残留、对人体无刺激等优点。
ClO₂是一种广谱型消毒剂，对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。二氧化氯除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、异养菌、铁细菌和真菌等均有很好的杀灭作用，且不易产生抗药性，尤其是对伤寒，甲肝、乙肝、脊髓灰质炎及艾滋病毒等也有良好的杀灭和抑制效果。ClO₂对病毒的灭活比O3和Cl₂更有效。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果。
在常用消毒剂中，相同时间内到同样的杀菌效果所需的ClO₂浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO₂浓度仅为Cl₂的1/2。ClO₂对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl₂高5倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强。二氧化氯溶于水后，基本不与水发生化学反应，它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别在低浓度时更突出。当细菌浓度在105~106个/mL时，0.5ppm的ClO₂作用5分钟后即可杀灭99%以上的异养菌；而0.5ppm的Cl₂的杀菌率最高只能达到75%，试验表明，0.5ppm的ClO₂在12小时内对异养菌的杀灭率保持在99%以上，作用时间长达24小时杀菌率才下降为86.3%。
急性经口毒性试验表明，二氧化氯消毒灭菌剂属实际无毒级产品，积累性试验结论为弱蓄积性物质。用其消毒的水体不会对口腔粘膜、皮膜和头皮产生损伤，其在急性毒性和遗传毒理学上都是绝对安全的。
二氧化氯不与水体中的有机物作用生成三卤甲烷等致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。ClO₂对还原性阴、阳离子和氧化效果以去毒为主（H₂S、SO32-、CN－、Mn2+），对有机物的氧化降解以含氧基团的小分子化合物为主，这些产物到研究为止，均证明是无毒害用的，并且ClO₂使用剂量极低，因此用ClO₂消毒十分安全，无残留毒性。其安全性是被世界卫生组织（WHO）定为AI级。
二氧化氯作为一个强氧化剂，它还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氯化及漂白色等多方面的功能。二氧化氯对细胞壁有较好的吸附和透过性能，ClO₂与微生物接触释放出新生态的氧及次氯酸分子而产生强大的杀菌消毒作用，这种强氧化作用主要表现对负电子或供电子的原子或基团进行攻击，强行掠夺电子使微生物中的氨基酸氧化分解，抑制其生长并将其杀灭，从而达到消毒灭菌的目的。在杀菌过程中蛋白质变性，对高等动物细胞基本上无影响，无氯的刺激性气味。其残留物为水、微量氯化钠和二氧化碳等无毒物质。
二氧化氯的分子式为ClO₂，分子量67.5，在常温下为黄绿色或桔黄色气体。常压、11℃时，气体ClO₂的密度为3.09g/L（按计算11℃时，3.00g/L，25℃时，2.76g/L）；液体ClO₂的密度为1.64g/cm-3。常压下，沸点为10.9℃，凝固点为-59℃。具有臭氧的特殊刺激性臭味，毒性与氯相似。纯气态二氧化氯在30℃时分解，50℃时则发生爆炸性分解。 二氧化氯易溶于冰醋酸、四氯化碳等有机溶剂，也溶于水，在水中的溶解度很大，4℃时0.1L水中可溶解2LClO₂。溶解于水后，ClO₂与水不发生反应，但水溶液不稳定，会逸出ClO₂。
ClO₂分子结构比较特殊，为V形分子，中心原子氯原子为sp2杂化，以2个配位键与2个氧原子结合，其外层还存在一未成对电子，具有很强的氧化作用。
其制备方法是众多工艺流程图题及实验题喜好考察的热点，在这里做一个总结。
1. 氧化法
氧化法是以氧化剂（Cl₂或NaClO）氧化NaClO₂或在酸性介质中使NaClO₂发生歧化反应生成ClO₂。国外水厂多数采用此法发生ClO₂。氧化亚氯酸钠法可分为氯气氧化法、自氧化法和次氯酸氧化法。
氯气氧化法：
2NaClO₂+Cl₂=2ClO₂↑+2NaCl
自氧化法：
5NaClO₂+4HCl=4ClO₂↑+5NaCl+2H₂O
次氯酸盐氧化法：
2NaClO₂+NaClO+2HCl=2ClO₂↑+3NaCl+H₂O
过硫酸盐氧化法：
2NaClO₂+Na₂S₂O8=2ClO₂↑+2Na₂SO4
用片剂和粉剂现场配制或发生ClO₂操作容易，片剂只要溶于水即可。由于片剂等效比率，所以无需测定剂量。在实际处理过程中，只要用一定数量的片剂溶于一定体积的水中，便可获得一定浓度的ClO₂溶液，用于消毒系统中。
市售的目前比较热门的某品牌的ClO₂缓释除菌包，很有可能就是两包粉剂在干燥情况下不反应，在吸收空气中的水蒸气后形成溶液环境缓慢产生二氧化氯气体。
氯氧化法的特点是一次性投资少，操作简便，容易控制，制取的ClO₂纯度高，副产物少。但它的反应速度慢、耗酸量大、成本较高，对设备条件要求苛刻，一般只适于实验室和小规模生产。NaClO₂昂贵，决定了ClO₂的生产成本较高，一般是氯酸盐法的3倍左右。
2. 还原法
还原法是使用较为广泛的方法。根据所选还原剂的不同，又可分为二氧化硫还原法、盐酸还原法、氯酸钠还原法和甲醇还原法等几种方法。其中，甲醇还原法是二氧化氯的主要工业化生产方法。其主要反应式为：
30NaCIO3+7CH3OH+20H2SO4=30ClO₂↑+6HCOOH+10Na3H（SO4）₂+23H₂O+CO₂↑。
也可选用不同的还原性物质作为还原剂，还原效果较好的有盐酸、草酸、等。它们的制备反应式如下。
盐酸法：
2NaClO3+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
草酸法：
2NaClO3+2H₂SO4+H₂C₂O4=2ClO₂↑+2CO₂↑+2H₂O+2NaHSO4；
二氧化硫法：
2KClO3+SO₂=2ClO₂+K2SO4
优点是可以利用二氧化硫减少空气污染。
亚硫酸钠法：
2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=△=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O
实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化，加热制备二氧化氯。
3. 电解法
电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用隔膜电解技术制取ClO₂，所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中，在阴极制得烧碱溶液和氢气，阳极获得ClO₂、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。
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