Lý thuyết Hóa 10 Bài 22: Clo

Lý thuyết Hóa 10 Bài 22: Clo

Bài giảng Hóa 10 Bài 22: Clo

I. Tính chất vật lí

- Ở điều kiện thường, clo là chất khí, màu vàng lục, mùi xốc, rất độc, nó phá hoại niêm mạc của đường hô hấp.

Hình 1: Khí clo

- Khí clo nặng gấp 2,5 lần không khí (d = $\frac{71}{29}\approx 2,5$) và tan trong nước.

- Ở 20^oC, một thể tích nước hòa tan được 2,5 thể tích khí clo. Dung dịch của khí clo trong nước gọi là nước clo có màu vàng nhạt.

- Khí clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như benzen, etanol, hexan, cacbon tetraclorua…

II. Tính chất hóa học

- Nguyên tử clo có độ âm điện lớn (3,16) chỉ sau F (3,98) và O (3,44). Vì vậy trong các hợp chất với các nguyên tố này clo có số oxi hóa dương (+1; +3; +5; +7), còn trong các trường hợp khác clo có số oxi hóa âm (-1).

- Khi tham gia phản ứng hóa học clo dễ dàng nhận thêm 1 electron:

Cl + 1e → Cl^-

⇒ Tính chất hóa học cơ bản của clo là tính oxi hóa mạnh.

1. Tác dụng với kim loại

- Khí clo oxi hóa trực tiếp được hầu hết các kim loại tạo thành muối clorua. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc không cao lắm, phản ứng xảy ra nhanh, tỏa nhiều nhiệt.

- Ví dụ:

2Na + Cl₂ $\stackrel{t^0}{\to }$2NaCl

2Fe + 3Cl₂ $\stackrel{t^0}{\to }$2FeCl₃

Cu + Cl₂ $\stackrel{t^0}{\to }$CuCl₂

- Trong phản ứng với kim loại clo thể hiện tính oxi hóa.

Hình 2: Dây sắt cháy trong khí clo

2. Tác dụng với hiđro

- Ở nhiệt độ thường và trong bóng tối, khí clo hầu như không phản ứng với khí hiđro.

- Khi chiếu sáng hỗn hợp bởi ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng của magie cháy, phản ứng xảy ra và có thể nổ. Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi tỉ lệ số mol giữa hiđro và clo là 1 : 1.       

- Phương trình hóa học:

H₂ + Cl₂ $\stackrel{as}{\to }$2HCl  

- Trong phản ứng với H₂, clo thể hiện tính oxi hóa.

Hình 3: Clo tác dụng với hiđro

3. Tác dụng với nước

- Khi tan trong nước, một phần khí clo tác dụng với nước tạo ra hỗn hợp axit clohiđric và axit hipoclozơ.

- Phương trình hóa học:

${\stackrel{0}{Cl}}_2 +H_{2}O \rightleftarrows H\stackrel{-1}{Cl}+H\stackrel{+1}{Cl}O$

Trong phản ứng trên clo vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử.

- Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch do HClO là chất oxi hóa mạnh, có thể oxi hóa HCl thành Cl₂ và H₂O. Cũng do HClO có tính oxi hóa mạnh nên nước clo có tính tẩy màu.

- Chú ý: Thành phần của nước clo gồm: Cl₂; HCl; HClO; H₂O

Hình 4: Nhúng giấy quỳ tím vào nước clo

Mở rộng:

Ngoài ra, clo có thể tham gia một số phản ứng hóa học khác như:

- Tác dụng với dung dịch bazơ:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

3Cl₂ + 6KOH $\stackrel{t^0}{\to }$ KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

- Tác dụng với muối của các halogen khác

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Cl₂ + 2FeCl₂ → 2FeCl₃

- Tác dụng với chất khử khác           

3Cl₂ + 2NH₃  N₂ + 6HCl

Cl₂ + SO₂ + 2H₂O  H₂SO₄ + 2HCl

III. Trạng thái tự nhiên

- Trong tự nhiên Clo có 2 đồng vị bền là ³⁵Cl (75,77%)  và ³⁷Cl (24,23%) ⇒ Nguyên tử khối trung bình của clo là 35,5.

- Do hoạt động hóa học mạnh nên clo chỉ tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là muối clorua có trong nước biển và muối mỏ. Trong nước biển clo chiếm khoảng 2% khối lượng.

- Hợp chất khác của clo cũng phổ biến trong tự nhiên như cacnalit KCl.MgCl₂.6H₂O. Axit clohiđric cũng có trong dịch vị của người và động vật.

IV. Ứng dụng

Một số ứng dụng quan trọng của clo:

- Dùng để diệt trùng nước sinh hoạt.

- Tẩy trắng sợi, giấy, vải.

- Là nguyên liệu để sản xuất nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ (như nước gia – ven; clorua vôi; dung môi điclo etan…). Sản phẩm hữu cơ chứa clo có ý nghĩa to lớn trong công nghiệp.

Hình 5: Sơ đồ về một số ứng dụng của khí clo

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm

- Phương pháp: Đun nóng nhẹ dung dịch HCl đậm đặc với các chất oxi hóa mạnh như MnO₂, KMnO₄,...

- Ví dụ:

MnO₂ + 4HCl $\stackrel{t^0}{\to }$ MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

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

- Thu khí clo bằng cách đẩy không khí.

Hình 6: Điều chế clo trong phòng thí nghiệm

2. Trong công nghiệp

- Phương pháp: Điện phân dung dịch NaCl bão hòa (có màng ngăn xốp ngăn không cho khí Cl₂ thoát ra tác dụng với NaOH tạo thành nước Gia-ven)

- Phương trình hóa học minh họa:

2NaCl + 2H₂O $\stackrel{dpddcmn}{\to }$ 2NaOH + Cl₂ + H₂

Hình 7: Sơ đồ thùng điện phân dung dịch NaCl

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa học lớp 10 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 23: Hiđro clorua – Axit clohiđric và muối clorua

Lý thuyết Bài 24: Sơ lược về hợp chất có oxi của clo

Lý thuyết Bài 25: Flo – brom – iot

Lý thuyết Bài 26: Luyện tập nhóm halogen

Lý thuyết Bài 29: Oxi – ozon