Tính Chất Hóa Học Của Clo, Ứng Dụng, Điều Chế Clo, Bài Tập Về Clo

Clo là một trong những chất có nhiều ứng dụng thực tế và thường gặp trong Hóa vô cơ. Vì thế, lý thuyết về tính chất hóa học của Clo, công thức hóa học của Clo cũng như cách điều chế và ứng dụng của chất này được thầy cô chú trọng truyền tải một cách chi tiết và tỉ mỉ trong các bài học trên lớp. Để giúp các em củng cố cũng như biết thêm một số thông tin liên quan đến chủ đề này, Marathon Education đã tổng hợp và chia sẻ đến các em bài viết dưới đây.

>>> Xem thêm:

• Tính Chất Hóa Học Của Phi Kim Và Bài Tập Vận Dụng Có Đáp Án
• Tính Chất Hóa Học Của Lưu Huỳnh, Cách Điều Chế Và Các Ứng Dụng

Khái quát về Clo

• Ký hiệu hóa học: Cl
• Khối lượng nguyên tử: 35,5
• Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
• Công thức phân tử: Cl₂
• Khối lượng phân tử: 71
• Vị trí trong bảng tuần hoàn: Nhóm halogen. ô số 17, chu kì 3
• Đồng vị: ³⁵₁₇Cl (75%) và ³⁷₁₇Cl (25%)

Tính chất vật lý của Clo

• Clo được biết đến là một chất khí độc, có mùi xốc. Clo có màu vàng luc và khối lượng riêng nặng hơn không khí.
• Clo có khả năng tan vừa phải trong nước, tạo thành dung dịch nước Clo có màu vàng nhạt. Ngoài ra, Clo còn có thể tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. 
• Cl₂ là một chất oxi hóa mạnh, dễ dàng tham gia nhiều phản ứng.

Tính chất hóa học của Clo

Dưới đây là một số tính chất hóa học của Clo mà các em cần ghi nhớ trong chương trình Hóa vô cơ cấp 3. 

Tác dụng với kim loại

Đầu tiên, Clo có khả năng cho phản ứng với hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt) ở điều kiện nhiệt độ để tạo thành các muối halogenua. Muối thu được thường ứng với hóa trị cao nhất của kim loại tham gia phản ứng.

Phương trình phản ứng tổng quát:

2M + nCl₂ → 2MCl_n

Ví dụ:

2Na + Cl₂ → 2NaCl

Tác dụng với nước

Trong chương trình Hóa cấp 3, tính chất hóa học của Clo khi phản ứng với nước là tính chất hóa học phổ biến. Cụ thể, một phần Clo khi tan trong nước sẽ tạo thành hỗn hợp 2 axit là axit clohiđric và axit hipoclorơ. Trong phản ứng này, ta có thể khẳng định được rằng, Clo vừa đóng vai trò chất khử, vừa đóng vai trò chất oxi hóa.

Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

Tác dụng với hidro

Trong phản ứng của Clo với khí hidro, sản phẩm thu được là hidro clorua. Khí hidro clorua được tạo thành này dễ tan trong nước và không màu.

Cl_2+H_2\xrightarrow{ánh\ sáng} 2HCl

Tác dụng với dung dịch kiềm

Clo có khả năng tác dụng với dung dịch kiềm loãng, nguội hoặc đặc nóng để tạo ra các sản phẩm khác nhau. Cụ thể, một số ví dụ về phương trình phản ứng cho từng trường hợp sẽ được viết như sau:

• Nếu dung dịch kiềm loãng, nguội:

Cl₂ + NaOH _{loãng, nguội} → NaCl + NaClO +H₂O

• Nếu là dung dịch kiềm đặc nóng:

3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^o} 5KCl + KClO_3 + 3H_2O

Tác dụng với muối Halogen

Tính chất hóa học của Clo trong chương trình Hóa vô cơ cấp 3 cũng giới thiệu đến khả năng tác dụng với các muối halogen khác của Clo. Clo sẽ đẩy được brom và iot ra khỏi muối bromua và iotua (nhưng không đẩy được muối florua).

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Tác dụng với hợp chất hữu cơ

Clo cũng sẽ cho phản ứng thế, phản ứng cộng hoặc phản ứng phân hủy với một số hợp chất hữu cơ.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₂=CH₂ + Cl₂ → CH₂Cl-CH₂Cl

C₂H₂ + Cl₂ → 2C + 2HCl

Tác dụng với các chất có tính khử

Cuối cùng, một tính chất hóa học của Clo quan trọng không kém khác mà các em cần ghi nhớ đó là Clo tác dụng với các chất có tính khử. 

H₂S + Cl₂ → 2HCl + S

Cl₂ + SO₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HCl

Cách điều chế Clo

Có 2 cách để điều chế Clo, đó là điều chế trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Cụ thể, các phản ứng sẽ diễn ra như sau:

Trong phòng thí nghiệm

MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + H₂O

2KMnO₄ + 16HCl₂ → MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂ + 8H₂O

Trong công nghiệp

Dùng phương pháp điện phân NaCl có màng ngăn xốp với điện cực dương bằng than chì và điện cực âm làm bằng sắt để điều chế Clo trong công nghiệp. 

2NaCl + 2H₂O_(đpdd) → 2NaOH + H₂ + Cl₂

Các ứng dụng của Clo

Như đã đề cập, Clo có nhiều ứng dụng trong sản xuất và đời sống, cụ thể như sau:

• Sử dụng như một chất sát trùng trong công nghiệp xử lý nước thải.
• Tẩy trắng các loại sợi, giấy và vải. 
• Là nguyên liệu trong quy trình sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ, có ý nghĩa to lớn trong công nghiệp. 

Bài tập về tính chất hóa học của Clo

Bài tập 1: Viết phương trình phản ứng khi cho clo, lưu huỳnh, oxi tác dụng với sắt ở nhiệt độ cao và cho biết hoá trị của sắt trong những hợp chất tạo thành.

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \bull \text{Do có tính oxy hóa mạnh khi tác dụng với sắt, clo oxy hóa sắt lên hóa trị cao nhất (III).}
\\
& \small 2Fe + Cl_2 \xrightarrow{t^o} 2FeCl_3 \text{ (sắt hóa trị III)}
\\
& \small \bull \text{Do có tính oxy hóa yếu, lưu huỳnh tác dụng với sắt tạo thành muối sắt (II).}
\\
& \small Fe + S \xrightarrow{t^o} FeS \text{ (sắt hóa trị II)}
\\
& \small \bull \text{Khi oxy tác dụng với sắt sẽ tạo thành oxit sắt từ.}
\\
& \small 3Fe + 2O_2 \xrightarrow{t^o} Fe_3O_4 \text{ (sắt hóa trị II và III)}
\end{aligned}

Bài tập 2: Có 3 khí gồm clo, hiđro clorua, oxi đựng trong 3 lọ riêng biệt Hãy nêu cách nhận biết 3 loại khí trên bằng phương pháp hóa học.

Lời giải:

Bước 1: Từ 3 lọ, lấy mẫu thử với một lượng nhỏ vừa đủ

Bước 2: Sử dụng giấy quỳ tím ẩm cho vào các mẫu thử

• Giấy quỳ tím ẩm bị mất màu là mẫu thử của khí clo.
• Giấy quỳ tím ẩm chuyển sang màu đỏ là mẫu thử của khí hiđro clorua.
• Không có hiện tượng xảy ra là mẫu thử của khí oxi.

Bài tập 3: Tính thể tích dung dịch NaOH 1M để tác dụng hoàn toàn với 1,12 l khí clo (đktc). Đồng thời, cho biết nồng độ mol của các chất sau phản ứng là bao nhiêu, giả thiết rằng thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể.

Lời giải:

\begin{aligned}
& \small \text{Phương trình phản ứng: } 2NaOH + Cl_2 \xrightarrow[]{} NaCl + NaClO + H_2O
\\
& \small \text{Số mol khi clo: } n_{Cl_2} = \frac{V}{22,4} = \frac{1,12}{22,4} = 0,05 \ mol
\\
& \small \text{Dựa theo phương trình phản ứng: } n_{NaOH} = 2n_{Cl_2} = 0,1 \ mol
\\
& \small \text{Thể tích dung dịch NaOH: } V_{dd NaOH} = \frac{n}{C_M} = \frac{0,1}{1} = 0,1 \ l
\\
& \small \text{Sau phản ứng, dung dịch chứa 2 chất gồm NaCl và NaClO.}
\\
& \small \text{Dựa theo phương trình phản ứng: } n_{NaCl} = n_{NaClO} = n_{Cl_2} = 0,05 \ mol
\\
& \small \text{Nồng độ mol các chất sau phản ứng: } C_{M (NaCl)} = C_{M (NaClO)} = \frac{n}{V_{dd}} =  \frac{0,05}{0,1} = 0,5 \ M
\end{aligned}

Bài tập SGK Hóa 9

Bài 6 trang 81 SGK Hóa 9

Có ba khí được đựng riêng biệt trong ba lọ: clo, hiđrua clorua, oxi. Hãy nêu ba phương pháp hóa học để nhận biết từng khí đựng trong ba lọ.

Lời giải: Lấy mẫu thử từng khí:

– Dùng quỳ tím ẩm cho vào các mẫu thử:

• Nhận biết được khí clo: làm mất màu giấy quỳ tím ẩm
• Nhận ra được khí hiđro clorua: làm quỳ tím ẩm hóa đỏ.
• Không có hiện tượng gì là khí oxi

Bài 10 trang 81 SGK Hóa 9

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.

\begin{aligned}
&\text{Ta có}: n_{Cl_2}=\frac{V}{22,4}=\frac{1,12}{22,4}=0,05mol\\
&\text{Phương trình phản ứng}:\\
&Cl_2+2NaOH \rightarrow NaCl+NaClo+H_2O\\
&\text{Theo PTPƯ}:n_{NaOH}=2n_{Cl_2}=2.0,05=0,1mol\\
&V_{NaOH}=\frac{n}{C_M}=0,1lit\\&n_{NaCl}=n_{NaClO}=n_{Cl_2}=0,05mol\\&C_{M(NaCL)}=C_{M(NaClO)}=0,05:0.1=0.5M
\end{aligned}

Bài 11 trang 81 SGK Hóa 9

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

\begin{aligned}
&\text{Gọi M là khối lượng mol của kim loại}\\
&\text{Ta có PTPƯ}:2M+3Cl_2\rightarrow 2MCl_3\\
&Theo\space PTPƯ:n_M=n_{MCL_3}\Rightarrow \frac{10,8}{M}=\frac{53,4}{35,5.3}\\
&\text{Giải phương trình trên ta được M=27g}\Rightarrow \text{Vậy M là nhôm (Al)}
\end{aligned}

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Tính chất hóa học của Clo không phải là dạng kiến thức khó. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, các em sẽ thu thập được nhiều thông tin bổ ích xoay quanh chủ đề này. 

Hãy liên hệ ngay với Marathon để được tư vấn nếu các em có nhu cầu học online nâng cao kiến thức nhé! Marathon Education chúc các em được điểm cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!