XI. BẢO HIỂM TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HOÁ HỌC
1. THÍ NGHIỆM VỀ HALOGEN
Mục tiêu:
Sinh viên nắm vững kĩ thuật tiến hành thí nghiệm về các nguyên tố, các hợp chất của nhóm halogen và phương pháp sử dụng các thí nghiệm đó trong bài lên lớp hoá học phổ thông: Nguyên tắc điều chế Cl2 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp; tính chất hoá học của Cl2, F2, Br2, I2 và các hợp chất của chúng: HCl, HBr, HI, hợp chất có oxi của clo.
Biết cách phòng chống ngộ độc Cl2 và biết cách sơ cứu khi có người bị
ngộ độc.
Thí nghiệm 1: Điều chế Cl2 trong phòng thí nghiệm
Hoá chất: Dùng HCl đậm đặc với một chất oxi hoá như: MnO2 hoặc KMnO4 hoặc CaOCl2.
(Chú ý: Dùng KMnO4, không được dùng H2SO4 rất nguy hiểm vì tạo thành hỗn hợp dễ nổ).
Dụng cụ:
Nếu điều chế lượng khí clo lớn dùng: - Bình cầu có nhánh, phễu brom.
- Bình thuỷ tinh (để thu khí Cl2) tuỳ lượng khí cần thu, có thể từ 2 đến 5 bình - Cốc (loại 250ml).
- Đoạn dây cao su cắm vào ống dẫn thuỷ tinh. - Nút cao su, hoặc nút bấc để đậy bình thuỷ tinh.
Nếu điều chế khí clo ít thì thay bình cầu có nhánh bằng ống nghiệm nhánh. Cách tiến hành:
39 - Lắp dụng cụ như hình 2.1.1.
Hình 2.1.1. Điều chế và thu khí clo
- Cho một lượng chất oxi hoá. Ví dụ: MnO2 (hoặc KMnO4, CaOCl2) khoảng 5g (1thìa sứ) vào bình cầu có nhánh.
- Cho axit HCl đặc vào phễu brom, khoảng 1/2 phễu.
- Cách thu khí: Mở từ từ khoá phễu brom cho axit HCl chảy xuống bình cầu, tác dụng với MnO2. Cắm ống dẫn khí vào bình thu khí, đậy miệng bình bằng một miếng bông có tẩm dung dịch NaOH loãng. Khi thấy trong bình đã xuất hiện màu vàng lục thì khoá phễu brom để ngừng nhỏ HCl vào bình cầu, rút ống dẫn khí ra, đậy bình đã đầy khí clo bằng nút cao su, đồng thời cắm vào bình khác tiếp tục thu khí clo. Nếu phản ứng chậm ta có thể đun nhẹ hỗn hợp dung dịch.
Lưu ý: - Khi ngừng thu: Dùng kẹp cao su kẹp ống dẫn khí ra, một đầu ống dẫn cắm vào cốc đựng bông tẩm xút loãng để khử khí clo dư.
- Muốn thu chính xác một thể tích khí Cl2 thì thu qua dung dịch nước muối bão hoà (vì 1 lít nước có thể hoà tan 2,5 lít khí Cl2 ở nhiệt độ phòng).
- Khi không có axit HCl có thể dùng H2SO4 đậm đặc cho tác dụng với hỗn hợp gồm 2 phần MnO2 và 1 phần NaCl (về khối lượng), tuyệt đối không dùng KMnO4 và sẽ gây ra hỗn hợp nổ.
- Có thể điều chế khí Cl2 một cách đơn giản như sau:
MnO2
Cl2
bông tẩm xút
Cho vào bình một lượng nhỏ CaOCl2, đổ dung dịch HCl vào bình rồi nút kín lại. Sau vài phút sẽ thấy bình chứa đầy khí Cl2 màu vàng lục.
- Có thể điều chế Cl2 trong ống nghiệm có nhãn.
Thí nghiệm 2: Điều chế Cl2 bằng phương pháp điện phân
Nguyên tắc: Điều chế Cl2 trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl.
Hoá chất: dd NaCl bão hoà, dd KI, hồ tinh bột, phenolphtalein.
Dụng cụ: 2 điện cực than, dây điện, nguồn điện 1 chiều (acqui hoặc pin hoặc nguồn điện qua máy chỉnh lưu một chiều có hiệu điện thế khoảng 8 – 10 v) ống nghiệm hình chữ U, giá sắt.
Cách tiến hành: Lấy 2 sợi dây điện nối với 2 điện cực than rồi đặt vào 2 nhánh của ống chữ U
+ Nối 2 điện cực với nguồn điện 1 chiều (lắp dụng cụ như hình vẽ)
+ Đổ dd NaCl bão hoà vào ống chữ U.
+ Điều chỉnh nguồn điện qua máy chỉnh lưu 1 chiều có hiệu điện thế khoảng 8 – 10 V.
+ Sau 30giây nhỏ vài giọt phenolphtalein vào cực (-), nhỏ dung dịch KI + hồ tinh bột vào cực (+).
+ Quan sát hiện tượng và giải thích?
Lưu ý: Nếu không có ống nghiệm chữ U ta có thể dùng ống nghiệm nhựa trong (loại ống dẫn nước) uốn cong thành hình chữ U buộc vào miếng gỗ hoặc 2 cọc gỗ được đóng vào đế.
Thí nghiệm 3: Clo tác dụng với kim loại
a) Clo tác dụng với Natri
Hoá chất: Mẩu Na bằng hạt đậu xanh. Dụng cụ: - Bình có chứa khí Cl2. dd KI + HTB dd NaCl bh −−−− + Cl2 H2 phenolphtalein Hình 2.1.2. Điều chế clo bằng
phương pháp điện phân dd NaCl
41 - Bình thủy tinh.
- Muôi sắt.
- Thu khí clo vào bình thuỷ tinh (lấy từ thí nghiệm 1).
- Cắt một mẩu natri to bằng hạt đậu xanh, cắt bỏ hết lớp oxit xung quanh và dùng giấy lọc thấm khô dầu.
- Lấy muôi sắt sạch, lau khô cắm xuyên qua miếng bìa cáctông, không để muôi sắt chạm đến đáy bình, cách độ 2cm. Sau đó cho mẩu natri vào và đun nóng trên đèn cồn cho đến khi natri nóng chảy hoàn toàn có màu sáng óng ánh rồi đưa vào bình clo (hình 2.1.3a).
Lưu ý:
- Đưa muôi sắt xuống sâu 2/3 bình, không để muôi sắt chạm vào thành bình, khi ngừng rút muôi sắt ra đậy ngay miệng eclen lại bằng nút. Đáy bình cho một lớp cát để bảo vệ bình.
Hình 2.1.3
- Nếu đưa natri vào mà chưa cháy ngay thì phải để một lúc Na sẽ cháy. Ngoài cách làm trên có thể tiến hành thí nghiệm Cl2 tác dụng với Na theo cách khác như sau
+ Ở ống nghiệm (a) chứa dd HCl và CaOCl2 để điều chế khí Cl2. + Ở ống nghiệm (b) chứa dd HCl và CaOCl2 ta điều chế khí Cl2.
+ Nút ống nghiệm (a) là nắm bông có tẩm dd kiềm để hấp thụ hết khí Cl2 dư. (hình 2.1.3b)
b) Clo tác dụng với sắt
Hoá chất: Dây sắt mảnh (lấy từ dây phanh xe đạp), bình có chứa clo: 1 – 2 bình.
b Na Bông tẩm dd NaOH Cát Na Cl Cl Cl Cl2222 a
Dụng cụ: Bình thuỷ tinh, nút cao su. Cách tiến hành:
- Lấy sợi dây phanh xe đạp cuộn thành các vòng lò xo càng nhiều càng tốt. Cắm một đầu dây sắt xuyên qua một miếng bìa các tông đã thử trước cho vừa miệng bình không chạm vào đáy bình, cách đáy bình khoảng 2cm.
- Đốt nóng một đầu dây rồi đưa nhanh vào bình clo đã có một ít nước để bảo vệ bình.
- Có thể dùng dây đồng để làm thí nghiệm này cách làm tương tự.
Thí nghiệm 4: Clo tác dụng với hiđro
Hoá chất: Zn, HCl để điều chế H2, khí clo (được điều chế từ thí nghiệm trên): 2 – 3 bình, CaC2 (đất đèn): 2 – 3 mẩu.
Dụng cụ: Bình Kíp, bình thủy tinh, cốc thủy tinh, nút cao su có hai lỗ. Cách tiến hành:
a) Hiđro cháy trong clo
Hình 2.1.5. Clo tác dụng với hiđro
- Lắp dụng cụ như hình 2.1.5.
- Thử độ tinh khiết của hiđro bằng cách mở từ từ khoá K của bình Kíp điều chế hiđro rồi thu khí hiđro vào một ống nghiệm, đưa miệng ống nghiệm châm trện ngọn lửa đèn cồn nếu khí hiđro lẫn oxi trong không khí sẽ có tiếng nổ. Điều chỉnh cho ngọn lửa khí hiđro cháy vừa phải rồi đưa ngay vào bình đựng clo.
Cl Cl Cl Cl2222 dây sắt H H H H2222OOOO Hình 2.1.4. Clo tác dụng với sắt H2222 H2222OO OO Cl2222 Khóa K
43
- Hiđro tiếp tục cháy trong bình clo có ngọn lửa màu trắng nhạt và tạo ra khí hiđroclorua.
- Nếu bình được nút thật kín thì khi thí nghiệm xong, nước sẽ phun rất