Lý thuyết và hướng dẫn giải bài tập về Clo

A. KIẾN THỨC CƠ BẢN

1. TÍNH CHẤT VẬT Lí

Clo là chất khí, màu vàng lục, mùi hắc. Clo nặng gấp 2,5 lần không khí và tan được trong nước. Clo là một khí độc.

2.  TÍNH CHẤT HÓA HỌC

a) Những tính chất của phi kim

a) Tác dụng với kim loại: Clo tác dụng với hầu hết kim loại tạo thành muối clorua.

Thí dụ: 2Fe + 3Cl₂  \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] 2FeCl₃

b) Tác dụng với hiđro:

H2 + Cl₂ \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] 2HCl (khí hiđro clorua)

Khí hidro clorua tan nhiều trong nước tạo thành axit clo hiđric HCl.

b) Tính chất riêng của clo

a) Tác dụng với nước

Khi tan vào nước, một phần clo phản ứng với nước tạo thành nước clo:

Cl₂ (k) + H₂O ⇌ HC1 (dd) + HClO (dd)

Nước clo là dung dịch hỗn hợp các chất Cl₂, HCl, HClO có màu vàng lục, mùi hắc. Lúc đầu làm qụỳ tám hóa đỏ, nhưng nhanh chóng mất màu do tác dụng, oxi hóa manh của axit hipoclorơ HClO. Nước clo có tính tẩy màu, sát trùng.

b) Tác dụng với dung dịch kiềm (NaOH, KOH, …)

+ Tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành nước Gia-ven:

Cl₂ + 2NaOH \[\to \]NaCl + NaClO + H₂0

+ Tác dụng với vôi sữa tạo thành clorua vôi:

Cl₂ + Ca(OH)₂ \[\to \] CaOCl₂ + H₂O Cũng, như nước clo, nước Gia-ven, cloruavôi CaOCl₂ đều có tính oxi hóa mạnh, có tính tẩy màu và sát trùng.

III. ỨNG DỤNG CỦA CLO

-  Nước đo dùng khử trùng nước sinh hoạt trong nhà máy nước.

-  Nước Gia-ven và dung dịch clorua vôi dùng tẩy trắng giấy, vải, dùng khử trùng, tẩy uế.

- Clo còn dùngđể sản xuất axit HC1, muối clorua, nhựa PVC,...

IV.  ĐIỀU CHẾ KHÍ CLO

1. Trong phòng thí nghiệm: Đun nóng nhẹ dung dịch HCl đậm đặc với các chất oxi hóa mạnh như MnO₂, KMnO₄,...

Mn0₂ + 4HCl \[\overset{{{t}^{0}}}{\mathop{\to }}\,\] MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

2. Trong công nghiệp: Điện phân dd NaCl bão hòa (có màng ngăn không cho khí Cl₂ thoát ra tác dụng với NaOH tạo thành nước Gia-ven):

2NaCl + 2H₂O \[\underset{dpdd}{\overset{m.n}{\mathop{\to }}}\,\] 2NaOH + Cl₂ + Н₂

Bài tập minh họa:

Hòa tan hoàn toàn 52,2 gam MnO2 trong dung dịch HCl đặc, nóng, dư thì sau phản ứng thu được bao nhiêu lít khí Cl2 ở đkc?

Hướng dẫn:

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

⇒ n_Cl2 = n_MnO2 = 0,6 mol ⇒n_Cl2=n_MnO2=0,6 mol ⇒ V = 13,44 lít

B. BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI

Câu 1. (Trang 81 SGK) 

Khi dẫn khí clo vào nước xảy ra hiện tượng vật lí hay hiện tượng hoá học ? Hãy giải thích.

Hướng dẫn giải

Dẫn khí clo vào nước, vừa có hiện tượng vật lí, vừa có hiện tượng hóa học do clo tan trong nước là hiện tượng vật lí còn clo tác dụng với nước tạo thành chất mới HC1, HClO là hiện tượng hóa học.

Câu 2. (Trang 81 SGK) 

Nêu tính chất hoá học của clo. Viết các phương trình hoá học minh hoạ.

Hướng dẫn giải

1. Tính chất hóa học của một phi kim

• Tác dụng với kim loại tạo thành muối clorua

3Cl₂  +  Fe  →(t^o)  2FeCl­₃

• Tác dụng với hiđro tạo thành khí hi đro clorua

Cl₂  + H₂ →(t^o)  HCl

2. Tính chất hóa học khác

• Tác dụng với nước tạo thành nước clo (Cl₂, HCl, HClO) , nước clo làm quỳ tím chuyển đỏ sau đó mất màu vì có HClO.

Cl₂  +  H₂O  ↔  HCl  + HClO

• Tác dụng với dung dịch NaOH tạo thành nước Gia – ven (NaCl, NaClO)

Cl₂  +  2NaOH  →  NaCl  +  NaClO  +  H₂O

Câu 3. (Trang 81 SGK) Viết phương trình hoá học khi cho clo, lưu huỳnh, oxi phản ứng với sắt ỏ nhiệt độ cao. Cho biết hoá trị của sắt trong những hợp chất tạo thành

Hướng dẫn giải

a)    2Fe +3Cl₂ →(t^o)  2FeCl₃ ( Fe hóa trị III)

b)    Fe + S →(t^o)  FeS ( Fe hóa trị II)

c)    4Fe + 3O₂ →(t^o)  2Fe₂O₃  ( Fe hóa trị III)

Câu 4. (Trang 81 SGK)

Sau khi làm thí nghiệm, khí clo dư được loại bỏ bằng cách sục khí clo vào :

a) Dung dịch HCl;         

b) Dung dịch NaOH ;

c) Dung dịch NaCl;       

d) Nước.

Trường hợp nào đúng ? Hãy giải thích.

Hướng dẫn giải

Khí clo dư được loại bỏ bằng cách dẫn vào dung dịch NaOH, vì clo phản với dung dịch NaOH:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Câu 5. (Trang 81 SGK) 

Dẫn khí clo vào dung dịch KOH, tạo thành dung dịch hai muối. Hãy viết các phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải

Khí clo tác dụng với dung dịch NaOH

Cl₂ + 2KOH → KCl  + KClO + H₂O

Câu 6. (Trang 81 SGK) 

Có 3 khí được đựng riêng biệt từng 3 lọ là : clo, hiđro clorua, oxi. Hãy nêu phương pháp hoá học để nhận biết từng khí đựng trong mỗi lọ.

Hướng dẫn giải

Cho giấy quỳ tím ẩm vào lần lượt ba lọ khí trên:

• Khí nào làm đổi màu quỳ tím thành đỏ là khí HCl.
• Khí nào làm đổi màu quỳ tím thành đỏ sau đó nhanh chóng mất màu là khí Cl₂.
• Khí nào không làm đổi màu quỳ tím. Sau đó cho que đóm đang cháy dở vào lọ thấy cháy sáng là khí oxi

Câu 7. Nêu phương pháp điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm. Viết phương trình hoá học minh hoạ.

Hướng dẫn giải

Điều chế trong phòng thí nghiệm

4HCl  +  MnO₂  →(t^o)  MnCl₂  +  Cl₂  + 2H₂O

Câu 8. (Trang 81 SGK) 

Trong công nghiệp, clo được điều chế bằng phương pháp nào ? Viết phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải

Điều chế clo trong công nghiệp

NaCl  +  2H₂O →(đk: điện phân có màng ngăn)  Cl₂ + H₂ + 2NaOH

Câu 9. (Trang 81 SGK) 

Có thể thu khí clo bằng cách đẩy nước được không ? Hãy giải thích.

Có thể thu khí clo bằng cách đẩy không khí được không ? Hãy giải thích và mô tả bằng hình vẽ. Cho biết vai trò của H₂SO₄ đặc.

Hướng dẫn giải

Không thể thu khí bằng phương pháp đẩy nước, vì clo tan nhiều trong nước.

Khí clo nặng hơn không khí và không tác dụng với oxi ở điều kiện thường. Nên thu khí bằng phương pháp đẩy không khí xuôi.

Vai trò của H₂SO₄ đặc là làm khô khí clo.

Câu 10. (Trang 81 SGK) 

Tính thể tích dung dịch NaOH 1M để tác dụng hoàn toàn với 1,12 lít khí clo (đktc). Nồng độ mol của các chất sau phản ứng là bao nhiêu ? Giả thiết thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể.

Hướng dẫn giải

Ta có n_Cl2 = \[\frac{1,12}{22,4}\]= 0,05 (mol)

PTHH:            Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O.

Dựa vào pthh ta thấy:

n_NaOH = 0,05.2 = 0,1 mol ; n_NaCl  = 0,05 (mol) ; n_NaClO = 0,05 (mol)

Thể tích NaOH cần dùng là: V_NaOH  = \[\frac{0,1}{1}\]= 0,1 (mol)

Nồng độ mol các muối sau phản ứng là:

C_M(NaCl) = C_M(NaClO) =\[\frac{0,05}{1}\] = 0,5 M

Câu 11. (Trang 81 SGK) 

Cho 10,8 gam kim loại M hoá trị III tác dụng với clo dư thì thu được 53,4 gam muối. Hãy xác định kim loại M đã dùng.

Hướng dẫn giải

Ta có m_Cl  = m_muối - m_{kim loại} = 53,4 - 10,8 = 42,6 (g)

=>n_Cl2 = \[\frac{12,6}{71}\]= 0,06 (mol)

M hóa trị III nên ta có:

PTHH: 2M + 3Cl₂ → MCl₃

=>n_M = \[\frac{2}{3}\]. n_Cl2 = \[\frac{2}{3}\]. 0,06 = 0,04 (mol)

Ta có: 0,4.M = 10,8 => M = 27. Vậy kim loại M là Al.

C. BÀI TẬP TỰ TRẮC NGHIỆM TỰ LUYỆN

Câu 1: Phi kim tác dụng được với dung dịch NaOH là:

 A. Photpho

B. hiđro

C. Clo

D. Lưu huỳnh

Câu 2: Phi kim tác dụng trực tiếp với nước tạo ra axit là:

A. Photpho

B. Hiđro

C. Clo

D. Lưu huỳnh

 Câu 3: Chất A vừa tác dụng được với clo tạo chất rắn có màu nâu đỏ,vừa tác dụng được với axit là:

A. Sắt

B. Đồng

C. Hidro

D. Natri hidroxit

Đáp án: 1C,2C,3A.

Bài viết gợi ý: