Giải Hóa 10: Bài 21. Clo
BÀI 21. CLO A. KIÊN THÚC CAN NHỚ TÍNH CHẤT VẬT LÍ Ở điều kiện bình thường, clo là chất khí màu vàng lục, mùi xốc rất độc. Khí clo nặng gấp 2,5 lần không khí. ở 20°C, một thế tích nước hòa tan được 2,5 thể tích khí clo. Dung dịch của khí clo trong nước còn gọi là nước clo có màu vàng nhạt. Khí clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như benzen, ancol etylic, hexan, cacbon tetraclorua... TÍNH CHẤT HÓA HỌC Tác dụng với kim loại Khí clo oxi hóa trực tiếp được hầu hết các kim loại tạo ra muôi clorua, phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc không cao lắm, tốc độ nhanh, tỏa nhiều nhiệt. - Natri nóng chảy cháy trong khí clo với ngọn lửa sáng chói, tạo ra muôi natri clorua: 0 0 +1-1 2Na + Cl2 -»2NaCl Tác dụng với sắt khi nung nóng tạo thành hợp chất sắt (III) clorua: 0 0 .0 _+3-Ị. 2Fe + 3C12 —> 2FeCl3 Tác dụng với đồng khi nung nóng tạo thành hợp chất đồng (II) clorua: c°u + cì2—> CuCl2 Tác dụng với hiđro Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, khí clo hầu như không phản ứng với khí hiđro. Khi chiếu sáng bởi ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng của magie cháy, phản ứng trên xảy ra nhanh và có thể nổ. Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi tỉ lệ mol giữa hiđro và clo là 1 : 1. H2 + cì2 ->2HC1 Như vậy, trong các phản ứng với kim loại và hiđro, clo thể hiện tính oxi hóa mạnh. 3- Tác dụng với nước Khi tan trong nước, một phần clo tác dụng chậm với nước tạo ra hỗn hợp axit clohiđric và axit hipoclorơ. cÌ2+H2O^=±HC1 + HC1O Trong phản ứng trên, clo vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa Phản ứng trên thuận nghịch do HC1O có thể oxi hóa HC1 thành CỈ2. Cũng do HC1O là chất oxi hóa mạnh nên nước clo có tính tẩy màu. TRẠNG THÁI Tự NHIÊN Trong tự nhiên, clo có hai đồng vị bền là 35C1 (75,77%) và 37C1 (24,23%), nguyên tử khối trung bình là 35,5. Do hoạt động hóa học mạnh nên nguyên tố clo chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối natri clorua có trong nước biển và mỏ muôi. Hợp chát khác của clo cũng phổ biến trong tự nhiên như chất khoáng cacnalit KCl.MgCl2.6H2O ĐIÊU CHÊ Điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm Trong phòng thí nghiệm, khí clo được điều chế bằng cách cho axit clohiđric đặc tác dụng với chất oxi hóa mạnh như mangan đioxit rắn (MnOa) hoặc kali pemanganat rắn (KMnO4)... MnO2 + 4HC1 —MnCl2 + 2H2O + Cl2 t 2KMnO4 + 16HC1 > 2KC1 + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2t Sản xuất clo trong công nghiệp Trong công nghiệp, người ta điện phân dung dịch bão hòa muối ăn trong nước để sản xuất xút (NaOH), đồng thời thu được khí clo và hiđro. Phương trình điện phân có thể viết như sau: 2NaCl + 2H2O ’ 2Na0H + H*1' +’ C1‘T Cực âm (catôt) cực dương (anôt) B. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP SGK TRANG 101 Câu 1. Chọn B 2KMnO4 + 16HC1 > 2MnCl2 + 5C12T + 2 KC1 + 8H2O Câu 2. Tính chất hóa học cơ bản của clo là tính oxi hóa rất mạnh. Tác dụng với hiđro khi chiếu sáng: Cl2 + H2 ———> 2HC1 Tác dụng với hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua, trong đó kim loại có số oxi hóa cao nhất (nếu kìm loại có nhiều số oxi hóa): 2Fe + 3C12 -> 2FeCl3; Cu + Cl2 -> CuCl2 Oxi hóa được nhiều phi kim (trừ oxi, cacbon, nitơ) 5C12 + 2P -> 2PC15 Clo có tính oxi hóa mạnh là do nó có ái lực với electron lớn, nguyên tử clo rất dễ thu 1 electron để trở thành ion CT có cấu hình electron bền của khí hiếm agon (Ar). Câu 3. Khi sục khí Cl2 vào nước, xảy ra đồng thời hiện tượng vật lý và hiện tượng hóa học. Khí clo tan vừa phải trong nước làm cho nước có màu vàng nhạt và một phần clo tác dụng với nước: Cl2 + H2O HC1 + HC1O . Câu 4. - Clo được dùng để diệt trùng nước sinh hoạt của thành phô. Dùng để sản xuất các hóa chất hữu cơ như: cacbon tetraclorua (CC14), đicloetan, thuốc diệt côn trùng, PVC, cao su tổng hợp, sợi tổng hợp... Clo được dùng đế’ tẩy trắng vải, giấy và điều chế những chất sát trùng, tẩy trắng như nước gia-ven, clorua vôi... Câu 5. a) KMn 04 + HC1 -> KC1 + Mn Cl2 + cì2 + H2O x2 x5 Mn + 5e 2C1 - 2e +2 Mn CI2 sự khử sự oxi hóa 2KMn 04 + 16HC1 --> 2KC1 + 2Mn Cl2 + 5C1, + 8H2O KMnO4: là chất oxi hóa; HC1: là chất khử. +5 -1 t4 0 b) HN 03 + HC1 -» N 02 + Cl2 + H2O +5 +4 x2 xl N + le —> N: sự khử -1 0 2C1 — 2e —> C1,: sự oxi hóa 2HN 03 + 2HC1 -> 2N 02 + cì2 + 2H2O HNO3: là chất oxi hóa; HC1: là chất khử c) HCIO3 + HC1 -> C1, + H2O xl x5 2C1 + lOe C1,: sự khử -I 0 2C1 — 2e —> Cl2: sự oxi hóa HỎÌO3 + 5HC1 -> 3cì2 + 3H2O HC1O3: là chất oxi hóa; HC1: là chất khử d) Pb 02 + Hỏi -> Pb Cl2 + cì2 + H2O +.4 +2 xl Pb + 2e —> Pb: sự khử xl 2C1 — 2e —> C1,: sự oxi hóa Pb 02 + 4HC1 -> Pb Cl2 + cì2 + 2H2O PbO2: là chất oxi hóa; HC1: là chất khử Câu 6. Trong công nghiệp người ta dùng phương pháp điện phân để , sản xuất khí clo vì đây là phương pháp kinh tế nhát. Nếu dùng phản ứng oxi hóa - khử để điều chế clo thì giá thành sản phẩm sẽ rất cao. Câu 7. Phản ứng: 2KMnO4 + 16HC1 -> 2KC1 + 2MnCl2 + 5C12 + 8H2O (1) 3C12 + 2Fe -> 2FeCl3 (2) Ta có: nFeC1 = Ị_ 0,1 (mol) FeCl3 162,5 Theo (2): ncl = °’1 x 3 = 0,15 (mol) - 2 Theo (1): n = = 0,06 (mol) —r^KMnO cần dùng = 158 X 0,06 = 9,48 (gain); và nnci = = 0,48 (lít) hay 480 (ml)