Trong ngành công nghiệp và xử lý nước thải, Clo là một chất khí được sử dụng phổ biến. Điều này đã đặt ra câu hỏi: Clo là gì? Cl có hóa trị mấy và có những tính chất gì? Hãy cùng VietChem khám phá chi tiết về chất này.
Nội dung
1. Clo là gì? Cl có hóa trị mấy?
Trên bảng tuần hoàn, Clo được kí hiệu là Cl và có số nguyên tử là 17. Đây là một nguyên tố phi kim, thuộc nhóm halogen, chu kỳ 3 ở ô số 17.
Clo tồn tại dưới dạng Cl2 với hóa trị là I. Trạng thái phân tử của Clo có khối lượng nguyên tử là 71, nên chúng nặng hơn không khí.
2. Tính chất vật lý của Clo
Ngoài việc tìm hiểu về hóa trị của Cl, chúng ta cần nắm vững các tính chất của nguyên tố này. Ở điều kiện bình thường, Clo có màu vàng lục và mùi hắc. Chúng tồn tại dưới dạng khí và giống với brom, tương đối độc.
Trạng thái phân tử của Clo có khối lượng là 71 (Cl2 = 71). Vì vậy, chúng nặng hơn không khí và nhẹ hơn khí O2. Clo cũng có thể tan trong nước và dung môi hữu cơ.
Trong tự nhiên, Clo tồn tại dưới dạng muối clorua như KCl, NaCl hoặc có trong các khoáng vật như Xinfinit, cacnalit…
3. Clo gây hại như thế nào?
Khí Clo gây kích thích hệ hô hấp, đặc biệt là ở người cao tuổi và trẻ nhỏ. Trạng thái khí của Clo kích thích các màng nhầy và da, có thể gây cháy da. Clo được xem là chất cực độc có thể gây tử vong và các biến chứng nguy hiểm. Nếu phơi nhiễm với nồng độ cao quá mức cho phép, Clo có thể tích tụ trong phổi. Ngoài ra, phơi nhiễm nồng độ thấp, kéo dài trong thời gian dài có thể gây suy yếu phổi, rối loạn hô hấp.
4. Tính chất hóa học của Clo
Clo là một chất oxi hóa mạnh và có nhiều mức oxi hóa khác nhau như -1, +1, +3, +5, +7… Trong một số trường hợp, Clo cũng có tính khử, đặc biệt là khi tác dụng với oxi.
4.1. Clo tác dụng với phi kim
Phản ứng giữa Clo và phi kim xảy ra khi có điều kiện ánh sáng hoặc nhiệt độ. Ví dụ: Cl2 + 2S → S2Cl2, H2 + Cl2 → 2HCl (cần ánh sáng), 2P + 3Cl2 → 2PCl3 (cần nhiệt độ cao). Tuy nhiên, Clo không tác dụng trực tiếp với O2.
4.2. Clo tác dụng với kim loại
Clo có tính chất tương tự như phi kim và tác dụng với kim loại, tạo ra muối halogenua. Ví dụ: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3, 2Na + Cl2 → 2NaCl.
4.3. Tác dụng với chất có tính khử mạnh
Clo tác dụng với chất có tính khử mạnh tạo thành các phản ứng như 3Cl2 + 2NH3 → N2 + 6HCl, 4Cl2 + 4H2O + H2S → H2SO4 + 8HCl. Trong phòng thí nghiệm, Clo cũng kết hợp với NH3 để khử độc theo phản ứng: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.
4.4. Clo tác dụng với nước
Clo có thể tác dụng với nước để tạo thành dung dịch. Phản ứng là: Cl2 + H2O ⇔ HCl + HClO. Dung dịch Clo có màu vàng nhạt và mùi hắc. HClO có tính oxi hóa mạnh, khiến quỳ tím chuyển sang màu đỏ và mất màu ngay sau đó.
4.5. Clo tác dụng với dung dịch NaOH
Khi Clo tác dụng với dung dịch NaOH, hóa trị của Clo là I và phản ứng kết thúc với dung dịch gia ven. Dung dịch này làm mất màu quỳ tím do tính oxi hóa mạnh.
Phản ứng: Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
4.6. Clo có các phản ứng cộng, phản ứng thế và phản ứng phân hủy
Trong một số trường hợp, Clo có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ theo các phản ứng cộng, phản ứng thế và phản ứng phân hủy. Ví dụ: C2H2 + Cl2 → 2C + 2HCl, CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl, C2H4 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl.
5. Ứng dụng của Clo
Clo có ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp. Điển hình có thể kể đến:
- Tẩy trắng giấy, sợi, vải.
- Xử lý nước thải.
- Dùng làm nguyên liệu sản xuất các hợp chất hữu cơ, vô cơ.
6. Cách điều chế Clo
Hiện nay, Clo có thể được điều chế trong phòng thí nghiệm hoặc công nghiệp dựa trên tính chất hóa học, vật lý và hóa trị của Cl.
6.1. Trong phòng thí nghiệm
Điều chế Clo trong phòng thí nghiệm được thực hiện bằng cách cho axit HCl tác dụng với chất oxi hóa mạnh như KmnO4, MnO2.
Phản ứng: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 6H2O, MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
6.2. Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, việc điều chế Clo với số lượng lớn không thể thực hiện giống như trong phòng thí nghiệm. Phương pháp điện phân nóng chảy NaCl đã được sử dụng.
Phản ứng: 2NaCl → 2Na + Cl2.
Ngoài ra, cũng có thể sử dụng muối halogenua của kim loại kiềm để điều chế Clo theo phương pháp: 2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2.
Hy vọng những thông tin VietChem chia sẻ đã giúp bạn hiểu sâu hơn về Clo. Nếu cần tìm hiểu thêm, hãy liên hệ với chúng tôi tại fptskillking.edu.vn để được hỗ trợ.
