Đáp án:
Khí Clo rất có hại đối với sức khỏe con người dù ở dạng lỏng hay khí. Nó là nguyên nhân gây nên nhiều bệnh về cổ họng và hệ hô hấp. Trong thực tế, Clo được sử dụng nhiều trong việc khử trùng, tẩy trắng. Tuy nhiên, Clo tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên, chủ yếu ở dạng muối clorua. Vậy điều chế Clo trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp ra sao. Tham khảo nội dung bài viết dưới đây để có câu trả lời chính xác nhất.
1. Các đặc trưng vật lý, hóa học của khí Clo1.1. Tính chất vật lý
- Clo là một nguyên tố phi kim thuộc nhóm halogen, tồn tại ở trạng thái khí trong điều kiện môi trường bình thường. Khí Clo có màu vàng lục, mùi hắc và độc hại.
- Khí Clo có thể tan trong nước, tan mạnh trong các dung môi hữu cơ và nặng hơn không khí khoảng 2.5 lần.
- Trong môi trường tự nhiên, đa phần Clo được tìm thấy ở dạng muối clorua, phần lớn là muối ăn natri clorua, ngoài ra còn có kali clorua và một số khoáng vật như cacnalit KCl.MgCl2.6H2O và xinvinit NaCl.KCl.
1.2. Tính chất hóa học
- Tác dụng với phi kim tạo ra muối halogenua (thường là hóa trị cao nhất của kim loại đó) trừ bạch kim (Platin Pt) và Vàng (Au).
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Mg + Cl2 → MgCl2
- Tác dụng với Hydro tạo ra Hydro clorua
H2 + Cl2 → 2HCl
Nếu tỷ lệ số mol của khí Clo với Hydro là 1:1 thì phản ứng nổ sẽ xảy ra
- Tác dụng với nước là phản ứng thuận nghịch
H2O + Cl2 ↔ HCl + HClO (axit hipoclorơ)
Axit hipoclorơ có tính oxy hóa mạnh nên được dùng làm chất sát trùng, tẩy màu.
- Tác dụng với dung dịch muối những halogen hoạt động yếu hơn clo
2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2
- Tác dụng với chất khử mạnh
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
3Cl2 + 2NH3 → N2 + 6HCl
Trong phòng thí nghiệm, amoniac được dùng làm chất khử độc Clo
Tính chất hóa học của khí Clo
2. Các cách điều chế khí Clo2.1. Điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm
Phương pháp điều chế Clo trong phòng thí nghiệm: Đun nóng nhẹ dung dịch axit clorua 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 sulfuric 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 ra 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
2.2. Điều chế khí Clo trong công nghiệp
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
3. Ứng dụng của khí 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….
- 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.
- 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.
Giải thích các bước giải:
