Điều chế và tính chất của khí Chlorine — Mô phỏng 3D Tương tác (Hóa học THPT)
Câu hỏi trọng tâm: Muốn thu được một bình khí chlorine khô và tinh khiết, mỗi công đoạn trong hệ thống dụng cụ đảm nhiệm vai trò gì? Thiếu một công đoạn sẽ ra sao?
Phương trình / Nguyên lý cốt lõi: MnO₂ + 4HCl(đặc) —△→ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
Đối chiếu Chương trình GDPT 2018: Hóa học 10 — SGK GDPT 2018 Chương 7 «Nguyên tố nhóm VIIA (Halogen) · Đơn chất Chlorine và hợp chất»
Chuỗi bước khám phá và kết luận khoa học (9 bước)
- Bước 1 (Làm quen hệ thống thiết bị): Tại sao một bộ dụng cụ điều chế khí chlorine lại được chia thành từng ấy công đoạn? — Kết luận: Sơ đồ cơ bản gồm 3 phần «Điều chế → Thu khí → Xử lý khí thải»; khi cần thu khí tinh khiết và khô thì lắp thêm bộ phận tinh chế theo đúng thứ tự: Điều chế → Loại tạp chất → Thu khí → Xử lý khí thải. Bài học tách riêng bình rửa HCl và bình làm khô để có thể tháo lắp khảo sát. |
Điều chế khí → Tinh chế (nếu cần) → Thu khí → Xử lý khí thải (nếu cần) - Bước 2 (Vì sao phải đun nóng): Nếu không châm đèn cồn, khí chlorine có thoát ra được không? — Kết luận: Phản ứng giữa dung dịch HCl đặc và MnO₂ bắt buộc phải đun nóng mới xảy ra: nếu không đun nóng, dù nhỏ bao nhiêu HCl đặc cũng không sinh ra Cl₂. |
MnO₂ + 4HCl(đặc) —△→ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O - Bước 3 (Vì sao phải dùng HCl đặc): Cứ nhỏ HCl liên tục nhưng tại sao một lúc sau khí chlorine lại tự ngừng thoát ra? — Kết luận: Dung dịch HCl đặc bị loãng dần trong quá trình phản ứng, khi thành HCl loãng thì không tác dụng với MnO₂ nữa nên khí tự ngừng thoát ra — đó là lý do trong thực tế phải lấy lượng MnO₂ dư thích hợp so với lý thuyết. |
MnO₂ + 4HCl(đặc) —△→ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O - Bước 4 (Bình thứ nhất rửa chất gì): Nếu khí HCl bay hơi cuốn theo khí chlorine đi thẳng vào bình thu khí thì sẽ gây hậu quả gì? — Kết luận: Acid HCl đặc dễ bay hơi nên dòng khí thoát ra luôn lẫn khí HCl; dung dịch NaCl bão hòa hấp thụ tốt HCl đồng thời ức chế sự hòa tan của Cl₂ (nhờ nồng độ Cl⁻ cao), vì vậy bình rửa đầu tiên dùng để loại bỏ HCl. |
Khí HCl(g) tan mạnh trong dung dịch NaCl bão hòa - Bước 5 (Bình thứ hai rửa chất gì): Tại sao phải loại bỏ HCl trước rồi mới làm khô, đổi chỗ hai bình rửa khí cho nhau có được không? — Kết luận: Bước làm khô bắt buộc phải đặt sau bước loại HCl; đồng thời chỉ khi có mặt nước (tạo thành HClO có tính oxi hóa mạnh) thì khí chlorine mới làm phai màu băng vải nhuộm. |
Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO - Bước 6 (Phương pháp thu khí): Khí chlorine nặng hơn hay nhẹ hơn không khí? Ống dẫn khí cần cắm đến vị trí nào trong bình thu? — Kết luận: Chất khí nặng hơn không khí được thu bằng phương pháp đẩy không khí ngửa bình: khí đi vào sát đáy bình để đẩy không khí nhẹ hơn thoát ra ở cổ bình (ống vào dài, ống ra ngắn); do Cl₂ tan và tác dụng với nước nên không thu bằng phương pháp đẩy nước thường. |
Phương pháp đẩy không khí ngửa bình · Ống vào dài, ống ra ngắn - Bước 7 (Khí chlorine dư đi về đâu): Nếu không lắp chiếc cốc cuối cùng thì chuyện gì sẽ xảy ra? — Kết luận: Khí Cl₂ dư bắt buộc phải được hấp thụ bằng dung dịch NaOH: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O; nếu không nối bộ phận xử lý khí thải, khí chlorine độc hại sẽ phát tán trực tiếp ra phòng thí nghiệm. |
Cl₂ + 2NaOH = NaCl + NaClO + H₂O - Bước 8 (Trong nước chlorine có những chất gì): Khi hòa tan khí chlorine vào nước, trong dung dịch thực sự tồn tại những phần tử nào? — Kết luận: Trong nước chlorine có Cl₂, H₂O, HClO và H⁺, Cl⁻, ClO⁻; dưới ánh sáng, HClO phân hủy thành O₂ và HCl làm pH giảm, nồng độ Cl⁻ tăng và lượng khí O₂ tăng, khiến nước chlorine để lâu bị mất tính tẩy màu. |
Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO · 2HClO —ánh sáng→ 2HCl + O₂↑ - Bước 9 (Thực hành · Vai trò kỹ thuật viên): Giao cho bạn cả bộ dụng cụ, bạn có thể thu đầy một bình khí chlorine vừa tinh khiết vừa an toàn ngay trong một lần chạy không? — Kết luận: Phần kiểm tra không có kết luận mới: lắp đủ cả 5 công đoạn, bật đun nóng và giữ tốc độ nhỏ HCl đặc hợp lý thì mới thu được khí chlorine có độ tinh khiết ≥ 99.0 %. |
Điều chế → Tinh chế → Thu khí → Xử lý khí thải
Xem trang chi tiết bài giảng, hướng dẫn lớp học và câu hỏi ôn tập Điều chế và tính chất của khí Chlorine · Trang chủ VietLab 3D