Cách điều chế Cl2

Cách điều chế Cl2 được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Cách điều chế Cl₂?

Lời giải:

Các cách điều chế khí Cl₂

Điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm (HCl ra Cl₂), (KCl ra Cl₂) (KMnO₄ ra Cl₂) (MnO₂ + HCl đặc)

Phương pháp điều chế Clo trong phòng thí nghiệm:

Đun nóng nhẹ dung dịch axit HCl đậm đặc với chất có khả năng oxy hóa mạnh như mangan dioxit (MnO₂).

Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

Nếu muốn thu được khí Clo tinh khiết, cần tiếp tục thực hiện các bước sau:

• Cho khí Clo qua bình axit sunfuric đặc, nó sẽ được làm khô nước.
• Thu khí Clo bằng phương pháp đẩy không khí do khí Clo nặng hơn không khí.
• Sử dụng bông tẩm xút, tránh khí Clo bay ra bên ngoài vì Clo là khí độc

Ngoài MNO₂ có thể dùng một số chất oxy hóa khác như kali pemanganat (KMnO₄), Kali Clorat (KClO₃), Clorua vôi (CaOCl₂)

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O + 5Cl₂

Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm bằng Kali pemanganat

KClO₃ + 6HCl → KCl + 3H₂O + 3Cl₂

CaOCl₂ + 2HCl → Cl₂ + CaCl₂ + H₂O

Điều chế khí Cl₂ trong công nghiệp (NaCl ra Cl₂)

Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm chỉ thu được một lượng nhỏ, không đủ phục vụ cho nhiều ứng dụng trong cuộc sống.

Do đó, điều chế công nghiệp là việc rất cần thiết. Các nhà sản xuất tiến hành điện phân muối Natri Clorua bằng điện phân nóng chảy theo phương trình phản ứng:

2NaCl → 2Na + Cl₂

Hoặc điện phân có màng ngăn dung dịch muối halogenua (natri clorua)

2NaCl + 2H₂O → H₂ + 2NaOH + Cl₂

I. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí

1. Trạng thái tự nhiên

- Clo tồn tại ở dạng hợp chất: Chủ yếu ở dạng muối clorua, quan trọng nhất là NaCl. NaCl có trong nước biển và đại dương. NaCl được tìm thấy ở trạng thái rắn gọi là muối mohr. KCl cũng khá phổ biến, nó có trong khoáng vật cacnalit KCl.MgCl₂.6H₂O và xinvinit NaCl.KCl.

2. Tính chất vật lí

- Clo là chất khí, màu vàng lục, mùi xốc, nặng hơn không khí.

- Khí clo tan vừa phải trong nước tạo thành nước clo có màu vàng nhạt. Clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

* Lưu ý: Khí clo độc.

Clo rất có hại cho sức khỏe con người. Clo bất luận ở dạng khí hay lỏng cũng có thể là nguyên nhân gây tổn thương vĩnh viễn, đặc biệt hơn là có thể gây tử vong. Nhìn chung sự tổn thương vĩnh viễn xảy ra là do hơi của khí Clo. Clo tiềm ẩn của sự xuất hiện bệnh về cổ họng, mũi và đường hô hấp (đường thực quản gần phổi). Hậu quả nghiêm trọng trong giai đoạn ngắn:

- Ảnh hưởng của mật độ 250ppm cho 30 phút có thể gây tử vong cho người lớn

- Sự kích thích cao xuất hiện khí, khi hít vào có thể làm bỏng da và mắt.

Hậu quả của bệnh mãn tính sẽ phần nào gây chết người trong thời gian dài: Đối với tác động lâu dài của khí Clo, sẽ làm cho người ta trở nên già trước tuổi, gây ra những vấn đề về phế quản, sự ăn mòn của răng, các bệnh liên quan đến phổi như lao và khí thũng.

II. Tính chất hóa học

* Nhận xét:

- Do lớp e ngoài cùng đã có 7e nên clo là phi kim điển hình, dễ nhận thêm 1e → tính oxi hóa mạnh.

Cl₂ + 2e → 2Cl- (ion clorua)

- Trong các hợp chất, clo thường có mức oxi hóa -1.

- Trong hợp chất với F hoặc O, clo còn có mức oxi hóa +1; +3; +5; +7.

→ Clo có tính oxi hóa mạnh. Ngoài ra, trong một số trường hợp clo có tính khử.

1. Tác dụng với kim loại

- Clo tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối halogenua.

- Các phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ đun nóng.

- Muối thu được thường ứng với mức hóa trị cao của kim loại.

Ví dụ: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

2. Tác dụng với hidro

H₂ + Cl₂ → 2HCl (ánh sáng)

* Lưu ý: Nếu tỉ lệ số mol H₂ và Cl₂ là 1:1 → hỗn hợp nổ.

3. Tác dụng với nước

- Cl₂ có phản ứng thuận nghịch với nước:

H₂O + Cl₂ ↔ HCl + HClO (axit clohiđric và axit hipoclorơ)

Vì HClO có oxi hóa rất mạnh và có tính tẩy màu. Nên có thể dùng nước Clo để tẩy màu hoặc sát trùng.

4. Tác dụng với dung dịch muối của các halogen yếu hơn

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂

5. Tác dụng với các hợp chất có tính khử

2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

3Cl₂ + 2NH₃ → N2 + 6HCl

* Lưu ý: NH₃ được dùng để khử độc khí clo trong phòng thí nghiệm

4Cl₂ + H₂S + 4H2O → 8HCl + H₂SO₄

Ứng dụng của khí Clo trong thực tế

• Axit hypocloro HClO được dùng để khử trùng nước uống và nước hồ bơi.
• Clo được dùng khá phổ biến trong sản xuất giấy, khử trùng, thuốc nhuộm sợi vải, thực phẩm, thuốc diệt trừ sâu bệnh hại, các loại sơn, công nghiệp hóa dầu, sản xuất chất dẻo dung môi và rất nhiều sản phẩm tiêu dùng khác.

III. Ứng dụng Clo trong thực tế

Khí Clo được dùng để làm sạch nước, tẩy trắng hoặc khử trùng

Là thuốc thử của ngành công nghiệp hóa chất

Sản xuất nước Ja-ven, Clorua vôi, axit clorua….

Người ta cũng dùng Clo để sản xuất Clorat, Clorofom, tetraclorua cacbon cũng như chiết xuất brom.

Điều chế nhiều loại dung môi công nghiệp như cacbon tetra clorua để sản xuất nhiều chất polime như nhựa PVC, cao su tổng hợp…

Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm để dùng cho các phản ứng hóa học, phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu.

IV. Mức độ nguy hiểm của khí Clo

Trộn khí Clo với nước tiểu hoặc sản phẩm tẩy rửa sẽ sản sinh khí độc gồm Clo và triclorua nito. Do đó cần thận trọng với hỗn hợp này.

Trong trường hợp phơi nhiễm khí Clo nồng độ cao, dù không gây nguy hiểm tới tính mạng con người nhưng cũng làm tổn thương nghiêm trọng trong phổi như tích tụ huyết thanh hoặc phồng rộp.

Phơi nhiễm Clo thấp làm phổi suy yếu, dễ bị rối loạn hô hấp

Đối với trẻ nhỏ và người cao tuổi, khí Clo dễ gây kích ứng màng nhày, cháy da.

-------------------------------

Ngoài Cách điều chế Cl2 đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.