Hợp chất có Oxi của Clo và Bài tập vận dụng - Hóa 10 bài 24

20:57:0310/12/2019

Oxi và Clo là là 2 nguyên tố có trong nước Gia-ven, đây là chất quen thuộc được dùng tẩy màu và sát trùng như: tẩy trắng vải, sợi, giấy và dùng để tẩy uế chuồng trại chăn nuôi, nhà vệ sinh.

Trong bài này chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về các hợp chất của Clo với Oxi như: nước Gia-ven và Clorua vôi có thành phần cấu tạo như thế nào? tính chất vật lý và tính chất hóa học của Clorua vôi ra sao? Chúng được dùng để làm gì và điều chế bằng cách nào?

I. Nước Gia-ven

1. Thành phần nước Gia-ven

- Nước Gia-ven là dung dịch hỗn hợp muối NaCl (natri clorua) và NaClO (natri hipoclorit).

2. Tính chất hóa học

- NaClO là muối của axit yếu (yếu hơn cả axit cacbonic), trong không khí nó tác dụng dần dần với CO₂ tạo ra axit hipoclorơ HClO không bền:

NaClO + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + HClO

- Cả NaClO và HClO trong dung dịch đều có tính oxi hóa rất mạnh.

3. Ứng dụng của nước Gia-ven

- Muối NaClO có tính oxi hóa mạnh vì vậy nước Gia-ven có tính tẩy màu và sát trùng thường được dùng để tẩy trắng vải, sợi, giấy tẩy uế chuồng trại chăn nuôi, nhà vệ sinh.

4. Điều chế nước Gia-ven

- Trong phòng thí nghiệm: Nước Gia-ven được điều chế bằng cách cho khí Clo tác dụng với dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường.

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

⇒ Nước Gia-ven là hỗn hợp: NaCl + NaClO + H₂O

- Trong công nghiệp: Nước Gia-ven được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl (nồng độ từ 15-20%) không có màng ngăn.

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑

H₂ ở catốt và Cl₂ ở anốt; do không có màng ngăn nên ta có phản ứng:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

II. Clorua vôi

1. Tính chất vật lí của clorua vôi

- Clorua vôi là chất bột màu trắng, xốp.

- Công thức phân tử (CTPT) của clorua vôi là: CaOCl₂

- Cấu tạo của Clorua vôi là muối của kim loại Ca liên kết với 2 gốc axit là gốc Cl^-và gốc ClO^-.

small egin{matrix} Ca &- &overset{-1}{Cl} |& & overset{-2}{O}overset{+1}{Cl}& & end{matrix}

2. Tính chất hóa học của clorua vôi

- Tác dụng với chất khử:

CaOCl₂ + 2HCl → CaCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

- Tác dụng với CO₂ trong không khí ẩm:

2CaOCl₂ + CO₂ + H₂O → CaCO₃↓ + CaCl₂ + 2HClO

3. Điều chế clorua vôi

- Clorua vôi được điều chế bằng cách cho khí Clo đi qua vôi tôi hoặc sữa vôi ở 30^oC.

Cl₂ + Ca(OH)₂ $small xrightarrow[]{30^{0}C}$ CaOCl₂ + H₂O

III. Bài tập về hợp chất của Clo với Oxi

* Bài 1 trang 108 SGK Hóa 10: Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Clorua vôi là muối tạo bởi một kim loại liên kết với một loại gốc axit.

B. Clorua vôi là muối tạo bởi một kim loại liên kết với hai loại gốc axit.

C. Clorua vôi là muối tạo bởi hai kim loại liên kết với một loại gốc axit.

D. Clorua vôi không phải là muối.

° Lời giải bài 1 trang 108 SGK Hóa 10:

• Chọn đáp án: B. Clorua vôi là muối tạo bởi một kim loại liên kết với hai loại gốc axit.

- Vì: small egin{matrix} Ca & - &Cl |& & O& - & overset{+1}{Cl} end{matrix}

* Bài 2 trang 108 SGK Hóa 10: Nêu tính chất hóa học chính và ứng dụng của nước Gia-ven, clorua vôi.

° Lời giải bài 2 trang 108 SGK Hóa 10:

• Tính chất hóa học của nước Gia-ven:

- Nước Gia-ven là hỗn hợp muối NaCl và NaClO; NaClO là muối của axit yếu (yếu hơn cả axit cacbonic), trong không khí tác dụng với CO₂ cho HClO không bền có tính oxi hóa mạnh.

NaClO + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + HClO

2HClO → 2HCl + O₂

- Nước Gia-ven có tính oxi hóa mạnh, không để được lâu.

• Tính chất hóa học của Clorua vôi.

- Clorua vôi có tính oxi hóa mạnh, khi tác dụng với dung dịch HCl giải phóng khí clo:

CaOCl₂ + 2HCl → CaCl₂ + Cl₂↑ + H₂O

- Trong không khí ẩm, clorua vôi tác dụng với CO₂:

2CaOCl₂ + CO₂ + H₂O → CaCO₃↓ + CaCl₂ + 2HClO

• Ứng dụng của nước Gia-ven và Clorua vôi:

- Ứng dụng của nước Gia-ven: Nước Gia-ven có tính oxi hóa mạnh được dùng để tẩy trắng sợi, vải, giấy. Nó cũng được dùng để khử mùi, sát trùng khi tẩy uế nhà vệ sinh hoặc những khu vực bị ô nhiễm khác.

- Ứng dụng của clorua vôi: Clorua vôi cũng được dùng để tẩy trắng sợi, vải, giấy để tẩy uế các hố rác, cống rãnh. Do có khả năng tác dụng với nhiều chất hữu cơ, clorua vôi dùng để xử lí các chất độc. Một lượng lớn clorua vôi được dùng trong việc tinh chế dầu mỏ.

* Bài 3 trang 108 SGK Hóa 10: Trong phòng thí nghiệm có các hóa chất NaCl, MnO₂, NaOH và H₂SO₄ đặc, ta có thể điều chế nước Gia-ven không? Viết các phương trình phản ứng.

° Lời giải bài 3 trang 108 SGK Hóa 10:

- Điều chế axit HCl từ NaCl, H₂SO₄ đặc, H₂O:

NaCl + H₂SO₄ $small overset{t^{0}}{ ightarrow}$ NaHSO₄ + HCl

Hấp thụ khí hidro clorua vào nước được dung dịch axit HCl.

- Từ axit HCl và MnO₂ điều chế Cl₂:

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

- Từ Cl₂ và dung dịch NaOH điều chế nước Gia – ven.

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O.

(Nếu trong công nghiệp thì sẽ điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn)

* Bài 4 trang 108 SGK Hóa 10: Có những sơ đồ phản ứng hóa học sau:

a) Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

b) CaOCl₂ + 2HCl → CaCl₂ + Cl₂ + H₂O

c) Cl₂ + KOH → KCl + KClO₃ + H₂O

d) HCl + KClO₃ → KCl + Cl₂ + H₂O

e) NaClO + CO₂ + H₂O → NaHCO₃ + HClO

f) CaOCl₃ → CaCl₂ + O₂

Cho biết những phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử? Vai trò các chất tham gia phản ứng oxi hóa – khử. Hoàn thành phương trình hóa học của các phản ứng.

° Lời giải bài 4 trang 108 SGK Hóa 10:

- Các phản ứng (a,b,c,d,f) sau là phản ứng oxi hóa - khử:

a) $small overset{0}{Cl}_{2}+H_{2}O ightarrow Hoverset{-1}{Cl}+Hoverset{+1}{Cl}O$

small left.egin{matrix} 1x 1x end{matrix}
ight| small egin{matrix} overset{0}{Cl}
ightarrow overset{+1}{Cl}+1e overset{0}{Cl}+1e
ightarrow overset{-1}{Cl} end{matrix}

- Như vậy, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

b) small overset{-1}{Cl}-Ca-Ooverset{+1}{Cl} +2HCl $small ightarrow CaCl_{2}+Cl_{2}+H_{2}O$

- CaOCl₂ phân tử tự oxi hóa - khử, HCl đóng vai trò môi trường

c) $small 3overset{0}{Cl}_{2}+6KOH ightarrow 5Koverset{-1}{Cl}+Koverset{+5}{Cl}O_{3}+3H_{2}O$

small left.egin{matrix} 1x 5x end{matrix}
ight| small egin{matrix} overset{0}{Cl}
ightarrow overset{+5}{Cl}+5e overset{0}{Cl}+1e
ightarrow overset{-1}{Cl} end{matrix}

- Như vậy, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

d) $small 6Hoverset{-1}{Cl}+Koverset{+5}{Cl}O_{3} ightarrow Koverset{-1}{Cl}+3overset{0}{Cl}_{2}+3H_{2}O$

$small dpi{100} fn_cm small left.egin{matrix} 3x 1x end{matrix} ight|$ $small egin{matrix} 2overset{-1}{Cl} ightarrow overset{0}{Cl}_{2}+2e overset{+5}{Cl}+6e ightarrow overset{-1}{Cl} end{matrix}$

- HCl là chất khử, KClO₃ là chất oxi hóa

f) $small 2overset{-1}{Cl}-Ca-overset{-2}{O}overset{+1}{Cl} ightarrow 2Caoverset{-1}{Cl}_{2}+overset{0}{O}_{2}$

small left.egin{matrix} 2x 1x end{matrix}
ight| $small egin{matrix} overset{+1}{Cl}+2e ightarrow overset{-1}{Cl} 2overset{-2}{O} ightarrow overset{0}{O}_{2} +4e end{matrix}$

- CaOCl₂ phân tử tự oxi hóa - khử.

* Bài 5 trang 108 SGK Hóa 10: Trong phòng thí nghiệm có canxi oxit, nước, MnO₂, axit H₂SO₄ 70% (D = 1,61 g/cm³) và NaCl. Hỏi cần phải dùng những chất gì và với lượng bao nhiêu để điều chế 254g clorua vôi?

° Lời giải bài 5 trang 108 SGK Hóa 10:

- Theo bài ra, cần điều chế 254g clorua vôi CaOCl₂ nên có:

$small n_{CaOCl_{2}}=frac{m}{M}=frac{254}{127}=2(mol)$

- Phương trình hóa học của các phản ứng:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂ (1)

2(mol) 2(mol)

NaCl + H₂SO₄ $small overset{t^{0}}{ ightarrow}$ NaHSO₄ + HCl (2)

8(mol) 8(mol)

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O (3)

2(mol) 8(mol) 2(mol)

Cl₂ + Ca(OH)₂ → CaOCl₂ + H₂O (4)

2(mol) 2(mol) 2(mol)

- Theo PTPƯ (4) và (3), ta có:

n_MnO2 = n_Cl2 = n_CaOCl2 = 2(mol)

- Nên ta tính được: m_MnO2 = 87.2 = 174(g).

- Theo PTPƯ (3) và (2), ta có:

n_H2SO4 = n_HCl = 4.n_Cl2 = 8(mol)

⇒ m_H2SO4 = 8.98 = 784(g).

- Vậy khối dượng dung dịch H₂SO₄70% cần dùng là:

$small m_{H_{2}SO_{4}}=frac{784.100}{70}=1120(g)$

- Thể tích của dung dịch H₂SO₄70% là:

$small V_{dd(H_{2}SO_{4})}=frac{m}{D}=frac{1120}{1,61}=695,65(ml)$

- Cũng theo PTPƯ (3) và (2) ta có: n_NaCl = n_HCl = 4.n_Cl2 = 8(mol).

⇒ m_NaCl = 8.58,5 = 468(g).

- Theo PTPƯ (4) và (1), ta có: n_CaO = n_Ca(OH)2 = n_CaOCl2 = 2(mol).

⇒ m_CaO = 2.56 = 112g.

Hy vọng với bài viết về Hợp chất có Oxi của Clo và Bài tập vận dụng ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại nội dung dưới phần bình luận để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.

¤ Xem thêm các bài viết khác tại:

» Mục lục bài viết SGK Hóa 10 Lý thuyết và Bài tập

» Mục lục bài viết SGK Vật lý 10 Lý thuyết và Bài tập