—

Bài tập 5:

Dẫn khí clo vào:
– dung dịch KOH ở nhiệt độ thường
– dung dịch KOH đun nóng đến gần 100 độ C

Viết phương trình phản ứng xảy ra và cho biết vai trò của clo trong mỗi phản ứng.

Giải:

Để giải bài tập này, chúng ta cần nhớ lại tính chất hóa học của clo. Clo là một phi kim hoạt động hóa học mạnh, có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa (do nhận electron) vừa thể hiện tính khử (do nhường electron) trong các phản ứng.

Trường hợp 1: Khí clo tác dụng với dung dịch KOH ở nhiệt độ thường

Khi dẫn khí clo vào dung dịch KOH ở nhiệt độ thường, clo sẽ tham gia phản ứng oxi hóa-khử. Tuy nhiên, phản ứng này sẽ tạo ra hai sản phẩm chứa clo ở hai số oxi hóa khác nhau: một số oxi hóa cao hơn và một số oxi hóa thấp hơn so với số oxi hóa 0 trong Cl₂.

* Phản ứng:
Cl₂ + 2KOH → KCl + KClO + H₂O

* Phân tích vai trò của clo:
Trong phản ứng này, nguyên tố clo (số oxi hóa 0 trong Cl₂) có mặt ở hai dạng sản phẩm:
* Trong KCl, clo có số oxi hóa là -1 (nhận electron).
* Trong KClO, clo có số oxi hóa là +1 (nhường electron).

Vì clo vừa thể hiện tính khử (tạo ra Cl⁻ với số oxi hóa -1) vừa thể hiện tính oxi hóa (tạo ra Cl⁺ với số oxi hóa +1), nên clo trong phản ứng này vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử. Đây là phản ứng tự oxi hóa – tự khử.

Trường hợp 2: Khí clo tác dụng với dung dịch KOH đun nóng đến gần 100 độ C

Khi nhiệt độ tăng lên (gần 100 độ C), phản ứng giữa clo và dung dịch KOH sẽ khác với trường hợp ở nhiệt độ thường. Sản phẩm chứa clo ở số oxi hóa cao hơn sẽ khác.

* Phản ứng:
3Cl₂ + 6KOH (nóng) → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

* Phân tích vai trò của clo:
Tương tự như trường hợp ở nhiệt độ thường, clo trong phản ứng này cũng thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử:
* Trong KCl, clo có số oxi hóa là -1 (nhận electron).
* Trong KClO₃, clo có số oxi hóa là +5 (nhường electron).

Vì clo vừa làm giảm số oxi hóa (tạo Cl⁻) vừa làm tăng số oxi hóa (tạo Cl⁺⁵), nên clo trong phản ứng này cũng vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử. Đây cũng là một phản ứng tự oxi hóa – tự khử, nhưng sản phẩm chứa clo có số oxi hóa cao hơn là KClO₃ (thay vì KClO như ở nhiệt độ thường).

—

Bài tập 6:

Tại sao khi cho clo tác dụng với nước thì được nước màu vàng nhạt và sau một thời gian màu vàng nhạt dần?

Giải:

Chúng ta cùng tìm hiểu hiện tượng này.

* Khi cho clo tác dụng với nước:

Clo là một chất khí có màu vàng lục nhạt. Khi dẫn khí clo vào nước, clo có phản ứng với nước theo phương trình:
Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

Trong phản ứng này, clo vừa tác dụng với nước tạo thành axit clohidric (HCl) và axit hipoclorơ (HClO).

* Hiện tượng màu vàng nhạt ban đầu:

Ban đầu, dung dịch thu được có màu vàng nhạt là do sự hòa tan của một phần khí clo còn dư trong nước. Mặc dù clo có phản ứng với nước, nhưng phản ứng này là một phản ứng thuận nghịch và không hoàn toàn. Do đó, vẫn còn một lượng khí clo chưa phản ứng hòa tan trong nước, tạo nên màu vàng nhạt đặc trưng của khí clo.

* Hiện tượng màu vàng nhạt dần theo thời gian:

Sau một thời gian, màu vàng nhạt của dung dịch dần dần nhạt đi và có thể biến mất hoàn toàn. Điều này xảy ra là do:
1. Phản ứng tiếp diễn: Lượng khí clo còn dư trong dung dịch sẽ tiếp tục phản ứng với nước theo phương trình: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO. Dần dần, lượng clo hòa tan sẽ phản ứng hết.
2. Phân hủy HClO: Axit hipoclorơ (HClO) là một chất có tính oxi hóa mạnh và không bền. Dưới tác dụng của ánh sáng hoặc nhiệt độ, HClO có thể phân hủy:
2HClO → 2HCl + O₂
Sự phân hủy này làm giảm nồng độ HClO trong dung dịch, và quan trọng hơn, nó loại bỏ gốc chứa clo có khả năng giữ màu vàng nhạt.

Kết hợp hai yếu tố trên, lượng khí clo gây màu vàng nhạt ban đầu sẽ giảm dần do phản ứng với nước và do sự phân hủy của sản phẩm HClO. Điều này dẫn đến việc màu vàng nhạt của dung dịch dần dần nhạt đi và biến mất.

—

Các em thấy không, các phản ứng của clo rất thú vị và mang nhiều ý nghĩa hóa học quan trọng. Chúng ta cần nắm vững kiến thức về số oxi hóa, tính chất oxi hóa – khử và các điều kiện phản ứng để giải thích được các hiện tượng.

Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi thầy nhé! Chúc các em học tốt!