CẤU TẠO, TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA CLO

I. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí

1. Trạng thái tự nhiên

 - Clo tồn tại ở dạng hợp chất: Chủ yếu ở dạng muối clorua, quan trọng nhất là NaCl. NaCl có trong nước biển và đại dương. NaCl được tìm thấy ở trạng thái rắn gọi là muoosimor. KCl cũng khá phổ biến, nó có trong khoáng vật cacnalit KCl.MgCl₂.6H₂O và xinvinit NaCl.KCl.

1. Tính chất vật lí

 - Clo là chất khí, màu vàng lục, mùi xốc, nặng hơn không khí.

 

 - Khí clo tan vừa phải trong nước tạo thành nước clo có màu vàng nhạt. Clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

* Lưu ý: Khí clo độc.

   Clo rất có hại cho sức khỏe con người. Clo bất luận ở dạng khí hay lỏng cũng có thể là nguyên nhân gây tổn thương vĩnh viễn, đặc biệt hơn là có thể gây tử vong. Nhìn chung sự tổn thương vĩnh viễn xảy ra là do hơi của khí Clo. Clo tiềm ẩn của sự xuất hiện bệnh về cổ họng, mũi và đường hô hấp (đường thực quản gần phổi). Hậu quả nghiêm trọng trong giai đoạn ngắn:

  - Ảnh hưởng của mật độ 250ppm  cho 30 phút có thể gây tử vong cho người lớn

  - Sự kích thích cao xuất hiện khí, khi hít vào có thể làm bỏng da và mắt.

   Hậu quả của bệnh mãn tính sẽ phần nào gây chết người trong thời gian dài: Đối với tác động lâu dài của khí Clo, sẽ làm cho người ta trở nên già trước tuổi, gây ra những vấn đề về phế quản, sự ăn mòn của răng, các bệnh lien quan đến phổi như lao và khí thũng.

II. Tính chất hóa học

* Nhận xét:

 - Do lớp e ngoài cùng đã có 7e nên clo là phi kim điển hình, dễ nhận thêm 1e  → tính oxi hóa mạnh.

Cl₂ + 2e → 2Cl^-  (ion clorua)

 - Trong các hợp chất, clo thường có mức oxi hóa -1.

 - Trong hợp chất với F hoặc O, clo còn có mức oxi hóa +1; +3; +5; +7.

 → Clo có tính oxi hóa mạnh. Ngoài ra, trong một số trường hợp clo có tính khử.

1. Tác dụng với kim loại

 - Clo tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt → muối halogenua.

 - Các phản ứng thường xảy ra ở nhiệt độ đun nóng.

 - Muối thu được thường ứng với mức hóa trị cao của kim loại. 

 Ví dụ: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

2. Tác dụng với hidro

H₂ + Cl₂ → 2HCl (ánh sáng) 

* Lưu ý: Nếu tỉ lệ số mol H₂ và Cl₂ là 1:1 → hỗn hợp nổ. 

3. Tác dụng với nước

 - Cl₂ có phản ứng thuận nghịch với nước:

H₂O + Cl₂ ↔ HCl + HClO (axit clohiđric và axit hipoclorơ)

Vì HClO có oxi hóa rất mạnh và có tính tẩy màu. Nên có thể dùng nước Clo để tẩy màu hoặc sát trùng. 

4. Tác dụng với dung dịch muối của các halogen yếu hơn

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂

5. Tác dụng với các hợp chất có tính khử 

2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

3Cl₂ + 2NH₃ → N₂ + 6HCl

* Lưu ý: NH₃ được dùng để khử độc khí clo trong phòng thí nghiệm

          4Cl₂ + H₂S + 4H₂O → 8HCl + H₂SO₄

III. Điều chế và ứng dụng

1. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

 - Cho HCl tác dụng với chất oxi hóa mạnh (thường gặp: MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇, KClO₃).

MnO₂ + 4HCl → MnCl­₂ + Cl₂ + 2H₂O

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

K₂­Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H_2­O

KClO₃ + 6HCl → 3H₂O + KCl + 3Cl₂

b. Trong công nghiệp

- Điện phân nóng chảy:          

2NaCl → 2Na + Cl₂

- Điện phân dung dịch muối halogenua của kim loại kiềm có màng ngăn:

2NaCl + 2H₂O → H₂ + 2NaOH + Cl₂

Điện phân dung dịch NaCl

2. Ứng dụng

- Dùng làm chất sát trùng trong hệ thống cung cấp nước sạch.

- Tẩy trắng vải, sợi, giấy...

- Là nguyên liệu để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng