THÍNGHIỆM NGHIỆM
MƠ TẢ THÍ NGHIỆM VÀ QUANSÁT HIỆN TƯỢNG SÁT HIỆN TƯỢNG
GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG ,VIẾT PHƯƠNGTRÌNH ,TÍNH TỐN VÀ RÚT RA KẾT LUẬN TRÌNH ,TÍNH TỐN VÀ RÚT RA KẾT LUẬN
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 lỗng. 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 thành lọ bị vàng.
− Lọ 3: giống như lọ 2.
MnO2 + 4HCl →to 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 ϕ0 >ϕCl02/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 trường.
2 Tính chất của Clo:
Nhắc các lọ ra khỏi hệ thống, đậy kín bằng nút cao su.
− Dùng kẹp hơ nĩng đỏ một sợi dây đồng, sau đĩ nhanh vào giữa lọ 1. 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.
Cu + Cl2 →to 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.
− 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.
2Cu + Cl2 →to 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+H2ONaCl+2KOH+I2 3I2 + 6KOH 5KI + KIO3 +3H2O
Kết luận:
− Các halogen đứng trước cĩ thể đẩy 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 H2SO4 đậm 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 thốt 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 xopdpdd 2NaOH Cl+ 2 ↑ +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 + → + → → → 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 H2 dư (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.