Hoá học 10 nâng cao

Bài 30: Clo
Giáo viên: Trần Thị Hương Giang
Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng
Nội dung
Tính chất vật lý
Tính chất hoá học
Ứng dụng
Trạng thái tự nhiên
Điều chế


Nguyên tố clo
Kí hiệu, Z, cấu hình e, độ âm điện, M của clo?



Kí hiệu : Cl


Z : 17
Cấu hình e : 1s22s22p63s23p5



 : 3,16

M : 35,45
Lịch sử phát hiện
Nguyên tố clo được tìm ra vào năm nào và do công của ai?
Năm 1774, Silê khi cho HCl đặc vào MnO2 thấy có khí màu vàng lục thoát ra.
Năm 1810, Đêvi chứng minh được chất khí đó tạo
nên từ một nguyên tố mới. Ông đặt tên cho nó là clo
(chlorine), xuất phát từ tiếng HiLạp chloros, nghĩa
là vàng lục.


Nhà hoá học
Sir Humphry Davy
Người Anh
Carl Wilhelm Scheele
Người Thuỵ Điển
(1778-1829)
1742 - 1786
Đơn chất clo
Công thức phân tử, công thức cấu tạo, bản chất liên kết của đơn chất clo?


CTPT: Cl2

CTCT: Cl-Cl

Loại LK: LK cộng HT không cực
Bản chất LK: sự xen phủ trục giữa
2 AO 3p chứa 1 độc thân
Tính chất vật lý của Cl2
Trạng thái, màu sắc, mùi vị
Tỉ khối
Tính tan
Tác động sinh lý
Trạng thái, màu sắc, mùi vị

Cl2 ở trạng khí
Màu vàng lục
Mùi xốc, khó chịu

Bình đựng Cl2
Nhận dạng Cl2 với các hoá chất khác?
Tnc = -101 0C
Ts = -33,6 0C
Tỉ khối
Tính d ?
Cl2/kk
d = M / M = 35,5x2/29 ≈ 2,5
Cl2/kk Cl2 kk
Kết luận: Cl2 nặng hơn không khí 2,5 lần
Tính tan
Cho biết độ tan của Cl2 trong nước? Nước clo là gì?
Ở 200C, 1l H2O hoà tan 2,5 l Cl2.
Nước clo là dd clo trong nước
Kể tên một số dung môi hữu cơ hoàn tan tốt Cl2?
benzen (C6H6), n-hexan (C6H14),
cacbon tetraclorua (CCl4), cacbon đisunfua (CS2)
Tính tan
Qui luật về tính tan: các chất giống nhau
về độ phân cực tan tốt trong nhau.
Cl2 không phân cực. H2O phân cực. Các dung
môi hữu cơ trên không hoặc rất ít phân cực.

Nhận xét về độ phân cực của các phân tử Cl2,
H2O và các dung môi trên
Tác dụng sinh lý
Tác dụng sinh lý của Cl2?
Khí Cl2 rất độc. Hít phải nhiều khí Cl2 gây khó thở, chóng mặt, buồn nôn, đau mũi, họng, phổi. Nồng độ từ 100-150 ppm trong vòng 30 phút có thể dẫn đến tử vong.

Khí Clo – vũ khí hoá học
Khí clo là vũ khí hoá học lần đầu tiên được con người sử dụng.
Mốc lịch sử: tháng 4 năm 1915, quân đội Đức đã sử dụng 160 tấn Cl2 để tấn công quân đội Pháp tại Yres (Bỉ). Từ đó đến 1918 có hàng ngìn binh lính tử trận do hít phải khí clo.
Năm 2007, xảy hàng loạt vụ đánh bom bằng khí clo tại Irắc làm hàng trăm người chết và nhiều người ảnh hưởng sức khoẻ.

Tổng kết tính chất vật lý
Cl2 là chất khí, màu vàng lục, mùi xốc, nặng hơn không khí 2,5 lần.
Cl2 tan vừa phải trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực.
Khí Cl2 rất độc.

Tính chất hoá học
Cl có các số oxi hoá đặc trưng là -1, +1, +3, +5, +7. Số oxi hoá +1,+3, +5, +7 chỉ thể hiện trong hợp chất với F, O. Số oxi hoá -1 trong các hợp chất với các nguyên tố còn lại. Số oxi hoá +4 không bền.
Nguyên tố Cl có những số oxi hoá nào?
Xác định số oxi hoá của Cl trong các hợp chất sau?
ClF, ClF3, NaCl, CuCl2, MnCl2, FeCl3, HCl, PCl3, PCl5,

HClO, NaClO, NaClO3, NaClO4, CH3Cl, CH2Cl-CH2Cl
+1 +3 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
+1 +1 +5 +7 -1 -1 -1

II. Tính chất hoá học
Cl2 có tính oxi hoá hay khử? Tính chất gì đặc trưng? Khả năng đó mạnh hay yếu? Vì sao?
Cl2: Tính oxi hoá + tính khử.
Tính oxi hoá là tính chất đặc trưng.
Tính oxi hoá mạnh vì:
+ Elk (Cl-Cl) thấp: Cl2 dễ phân li thành nguyên tử
+ Nguyên tử Cl có độ âm điện lớn: khả năng thu e mạnh
Cl2 + e  Cl-
[Ne]3s23p5 [Ne]3s23p6
Các phản ứng
Tác dụng với kim loại
Tác dụng với hiđro
Tác dụng với một số phi kim khác
Tác dụng với nước và dung dịch kiềm
Tác dụng với các muối halogenua khác
Tác dụng với một số chất khử vô cơ
Tác dụng với một số chất hữu cơ

1. Tác dụng với kim loại
a. Tác dụng với Na
Dự đoán phản ứng


H2O
Cl2
Na
2Na + Cl2 = 2NaCl
Thí nghiệm Na + Cl2
+ Dụng cụ, hoá chất
+ Cách tiến hành
+ Hiện tượng

Thí nghiệm Na + Cl2
Thảo luận
+ Khói trắng là gì? PƯ toả nhiệt hay thu nhiệt? Tại sao phải cho thêm cát?



2Na + Cl2 = 2 NaCl H <0
Cho thêm cát để tránh khi Na tiếp xúc
với đáy bình.
Hiện tượng:
Ban đầu không có phản ứng. Thêm một vài giọt nước, Na phản ứng mãnh liệt cho ngọn lửa màu vàng và có khói trắng tạo thành.
Thí nghiệm Na + Cl2

Thí nghiệm Na + Cl2
+ Tại sao lúc đầu không có hiện tượng gì, thêm
vài giọt nước phản ứng xảy ra mạnh liệt.
Na có thể được bao phủ bởi màng oxit hay muối bên ngoài. Nước làm hoà tan lớp màng đó. Mặt khác nhiệt phản ứng Na + H2O khơi mào cho phản ứng Na + Cl2
Thảo luận:
b. Tác dụng với Cu
Dự đoán phản ứng



2Cu + Cl2 = 2CuCl (1) Cu + Cl2 = CuCl2 (2)
CuCl2 : rắn, khô: màu vàng nâu, dd nước: màu xanh.
CuCl: rắn: có màu trắng, không tan trong nước
Cl2
Đèn khí
Dây đồng
Thí nghiệm Cu + Cl2
+ Dụng cụ
+ Cách tiến hành
+ Hiện tượng

Thí nghiệm Cu + Cl2
Hiện tượng:
Dây đồng cháy trong khí Cl2 tạo thành khói màu vàng nâu. Cho nước vào bình phản ứng thu được dd màu xanh

Thảo luận:
+ PTPƯ: (1) hay (2)? Dấu H? Điều kiện PƯ?

Cu + Cl2 = CuCl2 (2)
H < 0

Phản ứng cần nhiệt độ khơi mào
Thí nghiệm Cu + Cl2

c. Phản ứng với Fe
Dự đoán phản ứng




2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 (1) Fe + Cl2 = FeCl2 (2)
FeCl3 : màu nâu, dd nước màu nâu đỏ
FeCl2 : dd nước có màu xanh nhạt


Thí nghiệm Fe + Cl2
+ Dụng cụ
+ Cách tiến hành
+ Hiện tượng

Sắt
Thí nghiệm Fe + Cl2
Hiện tượng
Fe phản ứng mãnh liệt với Cl2 tạo thành
khói màu nâu. Sau phản ứng, cho nước
vào bình thu được dung dịch đỏ nâu
Thảo luận
+ PTPƯ: (1) hay (2)? Dấu H? Điều kiện PƯ?
PTPƯ: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 H < 0
Phản ứng cần nhiệt độ khơi mào
Thí nghiệm Fe + Cl2
Tổng kết phản ứng với kim loại
Vai trò của Cl2 trong các phản ứng trên?
Cl2: chất oxi hoá: Cl2 + 2e = 2 Cl-

Sản phẩm tạo thành? Gọi tên các chất: NaCl, CuCl, CuCl2, FeCl2, FeCl3.
Các clorua kim loại. Đa số là hợp chất ion (muối clorua), một số là hợp chất cộng hoá trị (BeCl2, BCl3…)
NaCl: natri clorua
CuCl: Đồng (I) clorua
CuCl2: Đồng (II) clorua
FeCl2: Sắt (II) clorua
FeCl3: Sắt (III) clorua
Tổng kết phản ứng với kim loại
Cl2 phản ứng với hầu hết các kim loại
Phản ứng ở nhiệt độ thường hoặc không cao lắm và đều toả nhiệt.
KL có nhiều số oxi hoá: sản phẩm phụ thuộc vào lượng Cl2 .
+ Cl2 dư: KL bị oxi hoá lên số oxi hoá cao hơn.
+ Cl2 thiếu: KL bị oxi hoá lên số oxi hoá thấp.
2. Phản ứng với H2
PTPƯ: H2 (k) + Cl2 (k) = 2 HCl(k)
Điều kiện ảnh hưởng lên phản ứng?
Đọc tên sản phẩm?
t0 thấp hoặc trong bóng tối: pứ chậm, êm dịu
t0 cao hoặc khi chiếu sáng: pứ mạnh, có thể gây nổ
HCl (khí): hiđro clorua
Nhận biết sản phẩm:
quì tím/ dd AgNO3/ khí NH3…
HCl(k) + NH3(k) = NH4Cl(r)
amoni clorua
Thí nghiệm H2 + Cl2
Thí nghiệm: H2 + Cl2
+ Dụng cụ, hoá chất
+ Thí nghiệm

Bình đựng
Cl2
ống dẫn H2
Hộp quẹt
Thí nghiệm 2
Nòng súng
H2+Cl2
Đèn khí
Sợi Mg
3. Phản ứng với một số phi kim khác
Cl2 phản ứng với hầu hết phi kim (trừ khí hiếm, O2, N2

2P + 5Cl2 (dư) = 2 PCl5

2P + 3Cl2 ( thiếu) = 2 PCl3
Photpho pentaclorua
Photpho triclorua
VD: P + Cl2
4. Phản ứng với nước và dd kiềm
a. Phản ứng với H2O
+ Thí nghiệm
Cl2 + H2O HCl + HClO
0 -1 +1
Axit Axit
clohiđric hipoclorơ
Phản ứng thuận nghịch: diễn ra theo cả hai chiều
Cl2: vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử
HClO: không bền, tính oxi hoá mạnh,
có tác dụng diệt vi khuẩn và tẩy màu
+ Giải thích hiện tượng
+ Vai trò của Cl2
b. Phản ứng với kiềm
Thí nghiệm
+ Hoá chất, dụng cụ
+ Cách tiến hành, hiện tượng
Thảo luận
+ Giải thích hiện tượng
2 NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O
Phản ứng là bất thuận nghịch
Natri hipoclorit

Nước Javen
6NaOH + 3Cl2 = 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O
t0
5. Phản ứng với muối halogen khác
Thí nghiệm 1: Cl2 + NaBr
+ Hoá chất, dụng cụ
+ Hiện tượng: theo thời gian
Màu pha nước?



Màu pha CCl4?

dd nước
NaI
CCl4
Khí Cl2
Ban đầu:
Giữa:
-Cuối
Ban đầu:
Giữa:
-Cuối
Không màu
Vàng – đỏ nâu
Vàng
Không màu
Không màu – đỏ nâu
đỏ nâu
Thí nghiệm 1: Cl2 + NaBr
Giải thích?
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
dd nước
NaBr
CCl4
dd nước
Cl2, NaBr
dd nước Br2
Cl2, NaBr, NaCl
CCl4
dd Br2
trong CCl4
dd nước
Cl2, NaCl
dd Br2
trong CCl4
5. Phản ứng với muối halogen khác
Thí nghiệm 1: Cl2 + NaI
+ Hoá chất, dụng cụ
+ Hiện tượng: theo thời gian
Màu pha nước?


Màu pha CCl4?

dd nước
NaI
CCl4
Khí Cl2
Ban đầu:
Giữa:
-Cuối
Ban đầu:
Giữa:
-Cuối
Không màu
Vàng – nâu
Vàng
Không màu
Không màu – tím
tím
Thí nghiệm 1: Cl2 + NaI
Giải thích?
2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2
dd nước
NaI
CCl4
dd nước
Cl2, NaI
CCl4
dd I2
trong CCl4
dd nước I2
Cl2, NaI, NaCl
dd nước
Cl2, NaCl
dd I2
trong CCl4
5. Phản ứng với muối của
halogen khác
Rút ra kết luận?
Cl2 có tính oxi hoá mạnh hơn Br2, I2
Các halogen mạnh đẩy halogen yếu
ra khỏi muối của chúng
Cl2 không phản ứng với dd muối florua
6. Phản ứng với một số
chất khử vô cơ
Hoàn thành phương trình phản ứng sau
Cl2 + SO2 + H2O 
Cl2 + Fe 
HCl + H2SO4
FeCl3
2 2
3 2 2
7. Phản ứng với một số
hợp chất hữu cơ
Tác dụng với ankan (ánh sáng/ nhiệt) Thí nghiệm


Tác dụng với hiđrôcacbon không no

Phân huỷ các hiđrôcacbon (nhiệt độ cao)

Các phản ứng trên đều là phản ứng
oxi hoá – khử, Cl2 là chất oxi hoá
CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl
RH + Cl2  RCl + HCl

CH2=CH2 + Cl2  CH2Cl – CH2Cl

2 CxHy + y Cl2  2x C + 2y HCl

III. Ứng dụng
70%
Sản phẩm hữu cơ
Sản phẩm vô cơ
Tẩy màu
Xử lý nước
20%
10%
Ứng dụng
Xử lý nước bằng clo tại nhà máy nước Phú Thọ
Nước bể bơi đã qua xử lý clo
Ứng dụng
Bản nhựa PVC chống thấm, chống sói mòn các công trình dưới nước (đạt giảI thưởng VIFOTEC 2002)
Xem ứng dụng khác
IV. Trạng thái tự nhiên
Clo có 2 đồng vị bền là (75,77%) và (24,23%) Hãy tính nguyên tử khối trung bình của clo ?


M =
35.75,77 + 37.24,23
100
= 35,45
IV. Trạng thái thiên nhiên
Clo t?n t?i trong t? nhiờn ? d?ng h?p ch?t, ch? y?u l� mu?i clorua. Natri clorua ch? y?u cú trong nu?c bi?n v� d?i duong, cũn cú ? d?ng r?n g?i l� mu?i m?. Kali clorua cung ph? bi?n trong t? nhiờn, cú trong cỏc khoỏng v?t nhu cacnalit KCl.MgCl2.6H2O v� xinvinit NaCl.KCl
Trong nhiên, clo cú tồn tại ở dạng đơn chất?

K? tờn ngu?n clo trong nhiờn?
IV. Trạng thái tự nhiên
Thu muối (NaCl) sau khi làm bay hơi nước biển
IV. Trạng thái tự nhiên
Quặng cacnalit
KCl.MgCl2.6H2O
Quặng Xinvinit
NaCl.KCl
V. Điều chế
1- Trong phòng thí nghiệm
Nguyên tắc: Khử ion clorua trong môi trường axit bằng các chất oxi hoá mạnh.

VD: - KClO3 (thí nghiệm)
- KMnO4
- MnO2
Các chất oxi hoá thường được sử dụng
V. Điều chế
Phương trình phản ứng
KMnO4 + HClđ
MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O
2
2
2
16
5
8
+7
0
-1

+2

0
MnO2 + HClđ
MnCl2 + Cl2 + H2O
+4
+2

-1
4
2
2
V- Điều chế
2- Trong công nghiệp
Clo được điều chế bằng cách điện phân dung dịch muối NaCl trong nước
(mô phỏng)
Phương trình phản ứng
(Điện phân dd NaCl có màng ngăn)
NaCl + H2O
NaOH + Cl2 + H2
2
2
2
đpdd
có màng ngăn
Điều chế Cl2
Cathode: 2H2O + 2 e− → H2 + 2OH-
Anode: 2 Cl- → Cl2 + 2 e−
2 NaCl + 2 H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH