MnO2 + HCl → MnCl2 + Cl2 + H2O | MnO2 ra MnCl2 | MnO2 ra Cl2

Phản ứng MnO₂ + HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

1. Điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm

2. Điều kiện để phản ứng MnO₂ ra Cl₂

Nhiệt độ

3. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

3.1. Bản chất của MnO₂ (Mangan dioxit)

- Trong phản ứng trên MnO₂ là chất oxi hoá.

- Khi MnO₂ tan trong dung dịch axit, nó không tạo muối kém bền của Mn⁺⁴ theo phản ứng trao đổi,mà tác dụng như chất oxi hóa.

3.2. Bản chất của HCl (Axit clohidric)

- Trong phản ứng trên HCl là chất khử.

- HCl là axit mạnh tác dụng được với oxit.

4. Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm bằng cách nào?

Để điều chế Clo trong phòng thí nghiệm, người ta cho axit clohydric đặc tác dụng với một chất oxi hóa mạnh, có thể là mangan dioxit rắn hoặc kali penmanganat rắn,…Nếu dùng mangan dioxit thì cần xúc tác nhiệt độ còn với kali penmanganat thì có thể đun hoặc không đun nóng.

Vì khí clo thu được sau phản ứng thường bị lẫn tạp chất là khí hiđro clorua và hơi nước nên để điều chế khí nguyên chất, người thực hiện sẽ dẫn khí qua các bình rửa khí có chứa dung dịch NaCl để giữ lại HCl và chứa H₂SO₄ đặc để giữ hơi nước.

MnO₂ + 4HCl → MnCl_­2 + Cl₂ + 2H₂O

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 6H₂O

Còn trong công nghiệp, khí Clo được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy muối Natri clorua.

2NaCl → 2Na + Cl₂

Hoặc điện phân dung dịch muối có màng ngăn, theo phương trình phản ứng như sau:

2NaCl + 2H₂O → H₂+ 2NaOH + Cl₂

5. Tính chất hoá học của HCl

Dung dịch axit HCl có đầy đủ tính chất hoá học của một axit mạnh.

5.1. Tác dụng chất chỉ thị

Dung dịch HCl làm quì tím hoá đỏ (nhận biết axit)

HCl → H⁺ + Cl^-

5.2. Tác dụng với kim loại

Tác dụng với KL (đứng trước H trong dãy Bêkêtôp) tạo muối (với hóa trị thấp của kim loại) và giải phóng khí hidrô (thể hiện tính oxi hóa)

Fe + 2HCl FeCl₂ + H₂

2Al + 6HCl 2AlCl₃ + 3H₂

Cu + HCl → không có phản ứng

5.3. Tác dụng với oxit bazo và bazo

Sản phẩm tạo muối và nước

NaOH + HCl → NaCl + H₂ O

CuO + 2HCl CuCl₂ + H₂ O

Fe₂ O₃ + 6HCl 2FeCl₃ + 3H₂ O

5.4. Tác dụng với muối (theo điều kiện phản ứng trao đổi)

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

AgNO₃ + HCl → AgCl↓ + HNO₃

(dùng để nhận biết gốc clorua )

Ngoài tính chất đặc trưng là axit , dung dịch axit HCl đặc còn thể hiện vai trò chất khử khi tác dụng chất oxi hoá mạnh như KMnO₄, MnO₂, K₂ Cr₂O₇, MnO₂, KClO₃ ……

4HCl + MnO₂ MnCl₂ + Cl + 2H₂ O

K₂ Cr₂ O₇ + 14HCl → 3Cl₂ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂ O

Hỗn hợp 3 thể tích HCl và 1 thể tích HNO₃ đặc được gọi là hỗn hợp nước cường toan (cường thuỷ) có khả năng hoà tan được Au (vàng)

3HCl + HNO₃ → 2Cl + NOCl + 2H₂O

NOCl → NO + Cl

Au + 3Cl → AuCl₃

6. Tính chất của MnO2

6.1 Tính chất vật lý

Một số tính chất vật lý cơ bản của MnO2:

- Là chất bột màu đen.

- Có thành phần không hợp phức.

- Khi được đun nóng nó phân hủy thành những oxit thấp hơn.

- Không tan trong nước.

6.2. Tính chất hóa học

Ở điều kiện thường, MnO2 là oxit bền nhất trong những oxit của mangan và tương đối trơ. Khi đun nóng, MnO2 tan được trong axit và kiềm như những oxit lưỡng tính. Chúng tác dụng với dung dịch axit đặc không tạo muối kém bền mà có vai trò như là chất oxi hóa.

- MnO2 tan trong dung dịch kiềm đặc tạo ra dung dịch màu xanh làm chứa những ion Mn +5 và Mn +3. Còn ion Mn +4 không sống sót được.

2M nO2 + 6KOH → K3MnO4 + K3 [Mn (OH)6].

- Khi nấu chảy với kiềm hay oxit bazơ mạnh tạo ra muối manganit.

MnO2 + 2NaOH → Na2MnO3 + H2OMnO2 + CaO → CaMnO3.

- Ở nhiệt độ cao, MnO2 hoàn toàn có thể bị khử bởi H2, CO và C thành sắt kẽm kim loại.

- Huyền phù của MnO2 trong nước ở 0°C tác dụng với khí SO2 tạo ra Mangan (II) đithionat (MnS2O6).

- Đun nóng huyền phù này với khí SO2 thì tạo muối mangan (II) sunfat:

MnO2 + SO2 → MnSO4.

- Khi nấu chảy với kiềm và có mặt của xúc tác KNO3, KClO3 hay O2 tạo ra Mangan Đioxit bị oxi hóa thành Manganate.

6.3. Ứng dụng

Pirolusit và Mangan Oxide tự tạo là hợp chất của Mn có nhiều tác dụng nhất trong thực tiễn. Ở dạng bột, MnO2 dùng làm chất xúc tác cho phản ứng phân hủy (KClO3; H2O2); phản ứng oxi hóa NH3 tạo NO; biến axit axetic thành axeton. Ngoài ra, nó còn dùng làm nguyên vật liệu nấu thủy tinh. Trong công nghiệp đồ gốm, MnO2 được dùng để tạo màu cho men. Là vật tư không thể thiếu của pin khô và là nguyên liệu sản xuất feromangan.

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Trong phòng thí nghiệm, để điều chế Clo người ta dùng MnO₂ với vai trò là:

A. Chất xúc tác

B. Chất oxi hóa

C. Chất khử

D. Vừa là chất oxi hóa, vừa khử.

Lời giải:

Câu 2. Để điều chế Clo trong phòng thí nghiệm cần dùng các hóa chất

A. KMnO₄ và NaCl.

B. MnO₂ và dung dịch HCl đặc.

C. Điện phân nóng chảy NaCl.

D. Cho H₂ tác dụng với Cl₂ có ánh sáng.

Lời giải:

Câu 3. Nước clo có chứa những chất nào sau đây:

A. H₂O, Cl₂, HCl, HClO

B. HCl, HClO

C. Cl₂, HCl, H₂O

D. Cl₂, HCl, HClO

Lời giải:

Câu 4. Để thu được khí Cl₂ tinh khiết người ta sử dụng hóa chất nào sau đây:

A. H₂SO₄ đặc

B. Ca(OH)₂

C. H₂O

D. NaCl

Lời giải:

Câu 5. Điều chế Clo từ HCl và MnO₂. Cho toàn bộ khí Cl₂ điều chế được qua dung dịch NaI, sau phản ứng thấy có 25,4 gam I₂ sinh ra. Khối lượng HCl đã dùng là:

A. 9,1 gam

B. 14,6 gam

C. 7,3 gam

D. 12,5 gam

Lời giải:

Câu 6. Hỗn hợp khí X gồm O₂, Cl₂, CO₂, SO₂. Để thu được O₂ tinh khiết, người ta dẫn X qua:

A. nước brom

B. dung dịch KOH

C. dung dịch HCl

D. nước clo

Lời giải:

Câu 7. Trong phòng thí nghiệm, người ta thường điều chế clo bằng cách

A. điện phân nóng chảy NaCl.

B. cho dung dịch HCl đặc tác dụng với MnO₂, đun nóng.

C. điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.

D. cho F₂ đẩy Cl₂ ra khỏi dung dịch NaCl.

Lời giải:

Câu 8. Cho 29,2 gam HCl tác dụng hết với KMnO₄, thu được V lít khí Cl₂ (đktc). Giá trị của V là

A. 8,96

B. 17,92

C. 5,60

D. 11,20

Lời giải:

Câu 9. Có các nhận xét sau về clo và hợp chất của clo:

1) Nước zaven có khả năng tẩy mầu và sát khuẩn.

2) Cho giấy quì tím vào dung dịch nước clo thì quì tím chuyển mầu hồng sau đó lại mất mầu.

3) Trong phản ứng của HCl với MnO₂ thì HCl đóng vai trò là chất bị khử.

4) Trong công nghiệm Cl₂ được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl (màng ngăn, điện cực trơ)

Trong các nhận xét trên, số nhận xét đúng là:

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 1.

Lời giải:

Câu 10. Để phân biệt dung dịch NaCl với dung dịch NaNO₃ người ta dùng dung dịch nào dưới đây:

A. Qùy tím

B. Phenolphtalein

C. AgNO₃

D. BaCl₂

Lời giải:

Câu 11. Trong phòng thí nghiệm, khí oxi được thu bằng phương pháp dời chỗ của nước. Phương pháp này dựa vào tính chất nào sau đây của oxi?

A. Tan tốt trong nước.

B. Ít tan trong nước.

C. Tính oxi hóa mạnh.

D. Nặng hơn không khí.

Lời giải:

Câu 12. Người ta thu khí oxi bằng cách đẩy không khí là dựa vào tính chất nào?

A. Oxi tan trong nước

B. Oxi nặng hơn không khí

C. Oxi không mùi, màu, vị

D. Khí oxi dễ trộn lẫn trong không khí

Lời giải:

Câu 13. Cho các nội dung nhận định về clo sau:

1) Nước Javen có khả năng tẩy màu và sát khuẩn.

2) Cho giấy quì tím vào dung dịch nước clo thì quì tím chuyển màu hồng sau đó lại mất màu.

3) Trong phản ứng của HCl với MnO₂ thì HCl đóng vai trò là chất bị khử.

4)Trong công nghiệm Cl₂ được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl (màng ngăn, điện cực trơ)

Trong các nhận định trên, số nhận xét đúng là:

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 1.

Lời giải:

Câu 14. Thực hiện các thí nghiệm sau:

(a) Sục khí Cl₂ vào dung dịch NaOH.

(b) Cho S tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng

(c) Cho SO₂ vào dung dịch KMnO₄

(d) Cho SiO₂ vào dung dịch HF.

Trong các thí nghiệm trên, số thí nghiệm có phản ứng oxi hóa – khử xảy ra là

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Lời giải:

Câu 15. Cho 3,16 gam KMnO₄ tác dụng với dung dịch HCl (dư), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì số mol HCl bị oxi hoá là

A. 0,05

B. 0,1

C. 0,02

D. 0,16

Lời giải:

Câu 16. Đốt cháy bột Al trong bình khí Cl₂ dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn khối lượng chất rắn trong bình tăng 4,26 g. Khối lượng Al đã phản ứng là

A. 2,16 g.

B. 1,62 g.

C. 1,08 g.

D. 3,24 g.

Lời giải: