唐丰芸

【摘要】 由于水源污染没有得到有效控制，我国城市自来水中有较浓的次氯酸气味已经成为普遍问题，城市居民迫切需要去除家用自来水中次氯酸气味的有效方法。通过直接煮沸和加入食品类的还原剂大米、白醋、白砂糖分别进行煮沸实验，发现城市家用自来水中的次氯酸气味，可以采用向自来水中加入少量白砂糖煮沸的方法来有效去除；当自来水中次氯酸气味比较淡时，也可以通过直接煮沸的方法去除。

【关键词】 自来水 次氯酸 氧化还原反应

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2017）02-196-01

【问题背景】

水厂在对城市自来水的净化过程中，一般是通入氯气对净化过滤后的水进行消毒。氯气易溶于水，与水结合生成次氯酸和盐酸（Cl2 + H2O = HClO + HCl），在整个消毒过程中起作用的主要是次氯酸。它能将水中的有机污染物彻底氧化，并且能穿透细菌细胞壁，氧化其酶系统（酶为生物催化剂）使其失去活性，从而使细菌的生命活动发生障碍而死亡。同时，因为长距离送水，管道中会产生硫铁菌及其他有害物质，所以水厂通常也会通过提高投氯量来防止自来水到达用户前受到二次污染。

近年来，由于水源污染没有得到有效控制，我国城市自来水中有较浓的次氯酸气味已经成为了普遍问题。因此，城市居民在家庭用水过程中，迫切需要除去自来水中次氯酸气味的有效方法。

【实验目的】

除去城市家用自来水中的次氯酸气味。

【实验思路】

次氯酸是一种强氧化剂，可以与SO2、FeCl2（或FeSO4）等亚铁盐及H2S、Na2S2O3等多种还原剂发生氧化还原反应。化学反应方程式为：

HClO + SO2 + H2O = H2SO4 + HCl

HClO + 2FeCl2 + HCl = 2FeCl3 + H2O

2HClO + H2S = Cl2↑ + 2H2O + S↓

4HClO + Na2S2O3 + H2O = Na2SO4 + H2SO4 + 4HCl

但是，这些物质本身具有一定的毒性，在家用自来水中加入这些还原剂去除次氯酸气味，在反应物用量无法精确掌控的情况下，容易向自来水中引入新的有毒物质，危害人体健康。

笔者发现，虽然自来水中有较强的次氯酸气味，但是学校食堂用这种自来水煮的米饭却没有次氯酸气味。笔者猜想，米饭中没有次氯酸气味的原因是，自来水中的次氯酸与米饭中的淀粉等有机化合物发生了氧化还原反应。

因此，除去城市家用自来水中的次氯酸气味的可行方法，应该是向其中加入食品类的还原剂。

【实验用具及原料】

1.用具

水壶，碗，玻璃杯，汤匙，家用天然气灶。

2.原料

城市家用自来水、大米、白醋、白砂糖。

【实验步骤、现象及结果分析】

1.方法一：直接煮沸

原理：次氯酸受热分解：2HClO = 2HCl + O2↑

实验过程：将装有次氯酸气味自来水（约1.5升）的水壶放在天然气灶上加热，待水沸腾后，继续加热5～10分钟。从水壶中取一小杯水来闻，看次氯酸气味是否除去。

现象：煮沸后的自来水中仍然有较强的次氯酸气味。

结果分析：次氯酸在水中分解速度较慢，短时间加热煮沸无法使自来水中较高浓度的次氯酸完全分解。但是笔者在实验过程中观察到，当自来水中次氯酸含量较低、气味较淡时，这种直接煮沸的方法是可行的。

2.方法二：加入大米煮沸

原理：大米主要成分为淀粉，分子式为（C6H10O5）n，水解到二糖阶段成为麦芽糖，分子式为C12H22O11，完全水解后得到葡萄糖，分子式是C6H12O6。淀粉水解后得到的葡萄糖作为还原剂可以与强氧化剂次氯酸发生氧化还原反应，其反应方程式为：

C6H12O6 + 12HClO = 12HCl + 6H2O + 6CO2↑

实验过程：取半汤匙大米（约5克）加入到一壶有次氯酸气味的自来水（约1.5升）中，将水壶放在天然气灶上加热，待水沸腾后，继续加热5～10分钟。从水壶中取一小杯水来闻，看次氯酸气味是否除去。

现象：煮沸后的自来水中次氯酸气味基本没有除去，而且水变浑浊，出现米汤味。

结果分析：煮沸之后次氯酸气味基本没有除去，可能的原因是米粒中的淀粉水解成葡萄糖的速率较慢，加之米粒较少，短时间内难以产生足以还原高浓度次氯酸的葡萄糖，而且煮沸后的水中会出现米汤味。因此，向自来水中加入少量米粒煮沸的方法不可行。

3.方法三：加入少量白醋煮沸

原理：白醋主要成分为醋酸，含量为5%左右，醋酸分子式为CH3COOH。醋酸作为还原剂可以与强氧化剂次氯酸发生氧化还原反应，其反应方程式为：

CH3COOH + 4HClO = 4HCl + 2H2O + 2CO2↑

实验过程：取一汤匙白醋（约20毫升）加入到一壶有次氯酸气味的自来水（约1.5升）中，将水壶放在天然气灶上加热，待水沸腾后，继续加热5～10分钟。从水壶中取一小杯水来闻，看次氯酸气味是否除去。

现象：煮沸后的自来水中次氯酸气味部分除去。

结果分析：煮沸之后次氯酸气味部分除去，说明次氯酸可以被醋酸还原，但是由于难以掌控加入白醋的量，煮沸后的水中会残留有未反应的次氯酸。因此，向自来水中加入少量白醋煮沸的方法虽然可以去除次氯酸气味，但在实际操作中，白醋用量无法精确掌控，次氯酸无法全部除去。

4.方法四：加入少量白砂糖煮沸

原理：白砂糖的主要成分是蔗糖，蔗糖是由葡萄糖和果糖通过异头体羟基缩合而形成的非還原性二糖，分子式为C12H22O11.蔗糖是一种有机物，可以与强氧化剂次氯酸发生氧化还原反应，其反应方程式为：

C12H22O11 + 24HClO = 24HCl + 11H2O + 12CO2↑

实验过程：取半汤匙白砂糖（约5克）加入到一壶有次氯酸气味的自来水（约1.5升）中，将水壶放在天然气灶上加热，待水沸腾后，继续加热5～10分钟。从水壶中取一小杯水来闻，看次氯酸气味是否除去。

现象：煮沸后的自来水中次氯酸气味基本除去，喝尝时水中也没有出现明显甜味。

结果分析：煮沸后的自来水中次氯酸气味基本除去，说明蔗糖可以与次氯酸发生氧化还原反应。并且，由于在煮沸后自来水中反应剩余的白砂糖浓度较低，甜味不明显。因此，向自来水中加入少量白砂糖煮沸的方法可行。

【对比分析】

蔗糖水解产生的葡萄糖是还原性多羟基醛，其反应方程式为：

C12H22O11 + H2O = C6H12O6 + C6H12O6

蔗糖 葡萄糖 果糖

与醋酸相比，蔗糖水解产物葡萄糖的还原性更强，与次氯酸反应速度更快；与淀粉相比，蔗糖更易水解生成还原性葡萄糖。

因此，加入少量白砂糖煮沸，除去自来水中的次氯酸气味的效果最佳。

【结论】

除去自来水中的次氯酸气味，城市居民可以通过向家用自来水中加入少量白砂糖煮沸的方法来有效去除；当自来水中次氯酸气味比较淡时，也可以通过直接煮沸的方法除去。