Bài 7: NHĨM VII – HALOGEN

THÍ NGHIỆM NGHIỆM

MƠ TẢ THÍ NGHIỆM VÀ QUAN SÁT HIỆN TƯỢNG SÁT HIỆN TƯỢNG

PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG, GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG, TÍNH TỐN THÍCH HIỆN TƯỢNG, TÍNH TỐN

1

 Điều chế Clo từ MnO2 và HCl:

Lắp dụng cụ như hình vẽ:

Cho vào bình cầu 10g MnO2 và

15ml HCl đậm đặc. Đun hỗn hợp trên bằng đèn cồn cho sơi khoảng 20 phút.

Chất khí bay ra được thu vào 3 lọ như

hình vẽ: lọ 1 khơng đựng gì để chứa

khí Clo, lọ 2 đựng ½ lọ nước, lọ 3 chứa

khoảng 15ml NaOH loãng. Quan sát ta thấy:

 Lọ 1: sau một thời gian thì cĩ màu vàng.

 Lọ 2: dung dịch khơng màu chuyển thành màu vàng nhạt và trên

MnO2 + 4HCl t^oMnCl2 + Cl2 + 2H2O Do cĩ khí clo sinh ra nên làm vàng thành lọ.

Cl2 + H2O  HCl + HclO

Nước cất hịa tan khí clo thành dd nước clo

cao màu vàng nhạt và ki clo dư sẽ làm cho thành lọ bị vàng.

2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O Trong phản ứng này:

- MnO2 đĩng vai trị là chất oxy hĩa, cĩ

thể thay MnO2 bằng các chất cĩ tính oxy hĩa

mạnh khác nhưng phải cĩ 0 0 / 2

Cl Cl

  _

- HCl vừa là tác chất vừa là mơi trường để

MnO2 thể hiện tính oxy hĩa. Nếu thay HCl

bằng NaCl thì phải dùng acid khác làm mơi

27 thành lọ bị vàng.  Lọ 3: giống như lọ 2.

2

Ta thấy cĩ khĩi trắng bay lên, trên thành bình cĩ những đĩm xanh, khi đổ nước vào thì dd cĩ màu xanh lá đồng

thời cĩ kết tủa trắng.

 Dung dịch trong lọ 3 là nước

Javen, cĩ mùi sốc do Clo gây ra. Cho

vào lọ 3 một ít tủa PbS (bằng cách cho

Pb(NO3)2 tacs dụng với (NH4)2S) ta thấy kết tủa ran ra và xuất hiện kết tủa

trắng động thời cĩ khĩi trắng bay lên.

 Thử dd trong lọ 2 với 1 tờ giấy

quỳ thảo lam xanh. Trước hết nhúng 1 đầu giấy vào dd ta thấy phần giấy quỳ

tiếp xúc với dd bị mất màu cịn đầu

phía trên thì cĩ màu hồng. Khi pha

lỗng dd thì giấy quỳ khơng mất màu mà chuyển hồng.

Cu + Cl2

o t

 CuCl2

Khĩi trắng là hơi acid do trong quá trình thí ngiệm hơi HCl cĩ thể theo hơi clo bay qua

lọ 1. Dung dịch sau thêm nước cất vào cĩ màu xanh lá là do dd cĩ chưa ion Cu²⁺. Kết

tủa trắng là CuCl do đồng chưa bị oxy hĩa

hồn tồn. 2Cu + Cl2

o t

2CuCl

2NaOH + Cl2 NaCl + NaClO + H2O PbS + 4NaClO  4NaCl + PbSO4 trắng

Khĩi trắng xuất hiện là do ta chưa rửa tủa.

Do trong dd cĩ ClO^- dễ phân hủy thành [O] cĩ khả năng tẩy rửa mạnh nên tẩy màu của giấy quỳ: HClO  HCl + [O]

Đầu trên giấy quỳ hĩ hồng là do hơi acid

trong dung dịch.

Kết luận:

- Clo là một phi kim điển hình cĩ hoạt

tính cao và là chất oxy hĩa mạnh, cĩ khả năng tác dụng trực tiếp với kim loại kém hoạt

dộng ở nhiệt độ cao.

- Nước clo cĩ tính oxy hĩa mạnh, oxy

hĩa S^-2 lên S^-6 nhờ tạo ra oxy nguyên tử.

- Khả năng tẩy rửa của nước clo rất

mạnh.

3

 Hoạt tính của halogen:

 Đổ 1ml nước ở lọ 2 vào ống

nghiệm đựng 1ml KBr 0,1M. Ta thấy

dd chuyển sang màu nâu.

 Từ thí nghiệm trên, tiếp tục cho

thêm từ từ 0,5 ml KI 0,1M vào. Ta thấy ban đầu xuất hiện tủa tím than sau đĩ

tan ra tạo dd cĩ màu nâu đất. Dùng giấy thấm hồ tinh bột cho vào thì hồ

tinh bột hĩa xanh.

 Dùng nước ở lọ 3 cho vào 1

ống nghiệm khác rồi cho vào từ từ 1ml

dd KI 0,1M. Ta thấy dd cĩ màu vàng cam và cĩ tủa tím than sau đĩ tan ra tạo dd màu đen.

 Do clo trong dd nước clo tác dụng với

KBr tạo Br2:

Cl2 + 2KBr  2KCl + Br2

 Brơm tạo thành ở trên tác dụng với KI

tạo I2 kết tủa tím than:

Br2 + KI  2KBr + I2

Khi cho KI dư thì I₂ sẽ tạo phức với KI:

I2 + KI  KI3 nâu đất

NaClO+2KI+H2ONaCl+2KOH+I2

3I2 + 6KOH  5KI + KIO3 +3H2O

Kết luận:

28

các halogen đứng sau ra khỏi muối của nĩ.  Các halogen là những phi kim loại điển hình, cĩ hoạt tính hĩa học cao, thể hiện

tính chất đặc trưng là tính oxy hĩa mãnh liệt.  Brơm và Iốt thể hiện tính khử khi gặp

clo.

 Hợp chất cĩ số oxy hĩa dương của

halogen cĩ tính oxy hĩa mạnh.

4

 Điều chế HCl:

Lắp dụng cụ như hình vẽ:

Cho 3g muối ăn vào bình cầu. Đổ

vào bình hấp thụ 10ml nước cất, đầu ống dẫn khí dìm sâu vào nước. Nhỏ

H₂SO₄đậm đặc vừa đủ ngập muối, đun

bình phản ứng từ 10 đến 15 phút, tháo bình hấp thụ ra thử bằng giấy quỳ thảo

lam ta thấy giấy chuyển sang màu đỏ.

H2SO4 + NaCl  NaHSO4 + HCl

HCl + H2O  dung dịch HCl

Sở dĩ phản ứng xảy ra là do ta dùng

trong điều kiện thiếu nước (muối khan, acid đặc) nên HCl mới sinh thoát ra ngồi mà khơng bị giữ lại.

TRẢ LỜI CÂU HỎI:

Câu 1:

Nguyên tắc chung để điều chế khí clo trong phịng thì nghiệm và trong cơng nghiệp là oxy hĩa các hợp chất của clo.

 Trong phịng thí nghiệm: dùng chất oxy hĩa mạnh như KMnO4, MnO2, KclO3 oxy hĩa HCl đặc: 2 2 2 2 3 2 2 4 2 2 2 4 2 O KClO 6 3 3 O 2KMnO 16 2 2 5 8 O o t o t o t MnO HCl MnCl Cl H HCl KCl Cl H HCl KCl MnCl Cl H                

 Trong cơng nghiệp: dùng phương pháp điện phân dd NaCl hoặc điện phân nĩng chảy dd NaCl cĩ màng ngăn xốp.

dpnc

2

2NaCl2NaCl 

2NaCl2H O₂ _{màng ngan xop}^dpdd 2NaOHCl₂ H₂

Câu 2:

Các phản ứng trong đĩ clo thể hiện tính oxy hĩa là:

2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 eCl 2FeCl Cl +2KBr 2KCl+Br H +Cl 2 o t o t Cu Cl CuCl Cl F HCl      

29

Câu 3:

Tính oxy hĩa khử của nguyên tử hay phân tử halogen khác với ion halogen là:

 Tính oxy hĩa của nguyên tử hay phân tử thấp hơn ion dương halogen.  Tính khử của nguyên tử hay phân tử halogen cao hơn ion âm.

 Trạng thái đơn chất thì halogen thể hiện tính oxy hĩa là chủ yếu và tính chất này giảm

từ flo đến iode.

 Flo chỉ thể hiện tính oxy hĩa.

 Clo chỉ thể hiện tính khử khi tác dụng với Flo.

 Brơm và Iốt vừa thể hiện tính oxy hĩa vừa thể hiện tín khử.

Giải thích:

 Do halogen cĩ 7 electron ở lớp ngồi cùng nên cĩ khuynh hướng nhận 1 electron để đạt cấu hình bền vững của khí trơ nên chúng thể hiện tính oxy hĩa.

 Từ Flo đến Iốt bán kính nguyên tử tăng làm hiệu ứng chắn và làm giảm hiệu ứng xâm

nhập của các electron bên ngồi, tức là làm giảm khả năng nhận electron. Vì vậy, tính oxy

hĩa cũng giảm.

Câu 4:

Nguyên tắc điều chế HCl:

 Trong cơng nghiệp: tổng hợp trực tiếp từ H2 và Cl2 là những sản phẩm thu được trong

quá trình điện phân dung dịch NaCl. Người ta dùng điện đốt cháy dịng khí Clo trong dịng khí H2dư (hoặc ngược lại) rồi dùng nước để hấp thụ khí HCl.

2 2 ^to 2

H Cl  HCl

 Trong phịng thí nghiệm: dùng acid mạnh khĩ bay hơi đẩy muối của nĩ.

2SO +NaCl4 NaHSO +HCl4

H  

2O

HClH dung dịch HCl

Câu 5:

Nước Clo và nước Javen đều cĩ tính tẩy màu vì chúng đều là hợp chất cĩ số oxy hĩa dương của Clo nên là những chất cĩ tính oxy hĩa rất mạnh. Mặt khác, do trong nước Clo và

nước Javen cĩ chứa ClO^- nên dễ thủy phân tạo oxy nguyên tử cĩ tính tẩy rửa cao.

Nước Clo và nước Javen cĩ cùng nồng độ thì nước Clo cĩ tính tẩy màu mạnh hơn do

hydro và natri cĩ cùng số oxy hĩa là +1 nhưng hydro cĩ bàn kính nguyên tử nhỏ hơn natri

nên cĩ khả năng phân cực hĩa mạnh hơn natri. Chính vì vậy mà tính oxy hĩa của HclO lớn hơn NaClO.

30