CHƯƠNG 5 : HểA Vễ CƠ
1. Cỏc nguyờn tố phi kim và hợp chất
1.3. Clo Hyđro clorua
1.3.1. Clo
1.3.1.1. Điều chế
- Trong phũng thớ nghiệm: clo được điều chế từ hiđro clorua. Một số chất oxi húa mạnh tỏc dụng với hiđro clorua giải phúng clo. Chất oxi húa rẻ tiền thường dựng là MnO2.
Người ta cú thể dựng axit H2SO4 đặc tỏc dụng lờn hỗn hợp NaCl và MnO2 .
H2SO4 + NaCl NaHSO4 + HCl
MnO2 + 4HCl MnCl2 + 2H2O + Cl2
Ngoài MnO2 người ta cú thể dựng cỏc chất oxi húa mạnh khỏc như: KMnO4, K2Cr2O7, CaCl(OCl), PbO2.
- Trong cụng nghiệp: một lượng lớn clo được điều chế bằng phương phỏp điện phõn cỏc muối clorua ở trạng thỏi núng chảy hoặc trạng thỏi dung dịch.
Ở trạng thỏi núng chảy dpnc
Ở anot: 2Cl- Cl2 + 2e
Nếu là dung dịch NaCl thỡ ở catot tạo thành NaOH và H2. 1.3.1.2. Tớnh chất vật lớ
Clo là chất khớ màu vàng lục, cú mựi khú chịu, làm nghẹt thở, cú khả năng phỏ hủy đường hụ hấp. Clo nặng gấp hai lần rưỡi khụng khớ. Dưới ỏp suất clo dễ húa lỏng vỡ nhiệt độ tới hạn của nú cao (nhiệt độ tới hạn 416,5K, ỏp suất tới hạn 7710kPa). Clo cú nhiệt độ sụi 239K và nhiệt độ húa rắn 170,6K. Clo hũa tan tốt trong nước, một thể tớch nước ở 293K và ỏp suất khớ quyển hũa tan được 2,3 thể tớch clo. Dung dịch chứa khoảng 1/10 mol clo được gọi là nước clo.
1.3.1.3. Tớnh chất húa học
Clo là một trong những nguyờn tố hoạt động húa học mạnh nhất, thực tế thường được coi là một phi kim điển hỡnh, cú khả năng phản ứng với hầu hết cỏc nguyờn tố khỏc ở nhiệt độ thường và rất mónh liệt ở nhiệt độ cao, đồng thời tỏa nhiệt mạnh. Đối với khớ trơ cũng như đối với oxi, nitơ, cacbon thỡ clo tương đối trơ trong cỏc phản ứng trực tiếp, nhưng bằng con đường vũng qua cỏc hợp chất khỏc cũng cú thể điều chế được cỏc hợp chất clo của cỏc nguyờn tố trờn. Dưới đõy là một số phản ứng của clo với kim loại và phi kim:
- Trong số cỏc kim loại, nhúm kim loại kiềm cú phản ứng với clo mạnh nhất:
Nếu đun núng một mẩu Na lờn nhiệt độ 373K trong dũng khớ clo, hai nguyờn tố sẽ phản ứng mạnh với nhau, tỏa ra ỏnh sỏng vàng cường độ lớn và tạo thành NaCl. 2 2Na Cl 2NaCl 0 825, 72 / H kJ mol
Cỏc kim loại kiềm thổ phản ứng với clo gần mạnh bằng kim loại kiềm.
2 2
Ca Cl CaCl 0
800,52 /
H kJ mol
Cỏc kim loại quớ như đồng dạng bột tỏc dụng với clo:
2 2
Cu Cl CuCl 0
224, 28 /
H kJ mol
Trong tất cả cỏc phản ứng trờn độ ẩm của clo đúng vai trũ quan trọng. Khớ clo khụ phản ứng chậm hơn khớ clo ẩm nhiều. Chẳng hạn clo hoàn toàn khụ khụng phản ứng với sắt và đồng. Bởi vậy người ta cú thể dẫn khớ clo khụ qua ống dẫn bằng sắt, thộp và chứa clo lỏng trong cỏc bỡnh thộp dưới ỏp suất khoảng 607, 95 kPa.
- Cỏc phản ứng của clo với cỏc phi kim ở nhiệt độ bỡnh thường như với Phõn tử, S, H2…khụng mạnh. Phản ứng giữa clo với hiđro ngoài ỏnh sỏng hay đun núng cục bộ sẽ gõy nổ tạo ra khớ HCl. Vỡ vậy hỗn hợp clo – hiđro được gọi là hỗn hợp nổ. 2 2 2 H Cl HCl 0 183,96 / H kJ mol
- Nước cũng cú thể bị clo phõn hủy. Phản ứng này chỉ xảy ra khi cú tỏc dụng của ỏnh nắng mặt trời.
2 2 2
H O Cl HCl O
1.3.1.4. Ứng dụng
Clo được sử dụng để tẩy màu và khử trựng. Tỏc dụng tiờu diệt vi khuẩn của clo được dựng trong xử lớ nước uống, khử trựng nước trong cỏc bể bơi cụng cộng và xử lớ nước thải.
Clo cũn được dựng để tổng hợp axit HCl và tổng hợp hữu cơ như tổng hợp vinyl clorua (C2H3Cl). Từ vinyl clorua người ta sản xuất chất dẻo polivinyl clorua (PVC) hoặc sản xuất 1,2-điclo etan (C2H4Cl2) làm dung mụi.
1.3.2. Hyđro clorua
1.3.2.1. Điều chế
- Hiđro clorua cú thể được điều chế trực tiếp từ cỏc nguyờn tố:
2 2 2
H Cl HCl 0
183,96 /
H kJ mol
Trong cụng nghiệp hiđro clorua được tổng hợp trong lũ đốt thạch anh. Clo được đốt chỏy trong hiđro và tạo thành hiđro clorua. Khớ hiđro clorua được hũa tan vào nước trong cỏc buồng hấp thụ bằng tantan và cho ra axit HCl rất tinh khiết.
- Hiđro clorua cũn được điều chế từ cỏc muối clorua: Cho H2SO4 đặc tỏc dụng lờn cỏc muối clorua người ta thu được hiđro clorua. Phản ứng xảy ra theo hai nấc. 2 4d 4 NaClH SO NaHSO HCl 4 2 4 NaClNaHSO Na SO HCl 1.3.2.2. Tớnh chất
Hiđro clorua là một chất khớ khụng màu, mựi xốc dễ húa lỏng (nhiệt độ tới hạn324K). Hiđro clorua lỏng là chất lỏng khụng màu, cú nhiệt độ sụi 188K
và nhiệt độ húa rắn 158,93K. Đặc biệt là hiđro clorua hũa tan rất nhiều trong nước. Dung dịch nước của hiđro clorua được gọi là axit clohiđric.
Một dung dịch nước bóo hũa hiđro clorua ở 288K cú nồng độ 42,7% và cú khối lượng riờng 1,21 g/cm3. Dung dịch axit clohiđric loóng hơn cú khối lượng riờng nhỏ hơn.
Axit clohiđric đậm đặc trờn thị trường cú khối lượng riờng 1,19,g/cm3. Axit này bốc khúi mạnh trong khụng khớ ẩm, vỡ vậy cũn được gọi là axit clohiđric bốc khúi.
- Cỏc muối của axit clohiđric là cỏc clorua. Nhiều muối clorua dễ tan. Một số muối khú tan như AgCl, CuCl, PbCl2. AgCl cú ý nghĩa lớn trong húa phõn tớch vỡ tớnh khú tan của nú.
1.3.2.3. Ứng dụng
Axit clohiđric được sử dụng rộng rói bờn cạnh axit H2SO4 và HNO3 là những axit vụ cơ mạnh và quan trọng. Axit clohiđric cú mặt trong nhiều ngành cụng nghiệp húa học, được dựng để tổng hợp chất, để điều chế cỏc muối clorua cũng như dựng làm dung mụi.
Con người cũng tự sản xuất và sử dụng một lượng nhỏ axit clohiđric cần thiết cho quỏ trỡnh tiờu húa. Trong dịch dạ dày luụn cú 0,4% axit clohiđric, nồng độ này được giữ cố định để cú độ chua cần thiết giỳp chuyển húa cỏc loại thức ăn.(9)