Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O: Cân bằng, hiện tượng

Trả lời nhanh

Khi cho khí clo vào dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường, phản ứng xảy ra là Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O. Đây là phản ứng tự oxi hoá – khử: một nửa nguyên tử Cl giảm từ 0 xuống −1 (tạo NaCl), nửa còn lại tăng từ 0 lên +1 (tạo NaClO). Hỗn hợp NaCl và NaClO chính là nước Javel.

Phương trình Cl₂ + NaOH tạo NaCl

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O (nhiệt độ thường)

Phương trình ion thu gọn: Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O.

Chất phản ứng: khí clo và dung dịch NaOH loãng, nguội.
Sản phẩm: natri clorua (NaCl), natri hipoclorit (NaClO) và nước.
Hiện tượng: khí clo màu vàng lục bị dung dịch hấp thụ dần, màu vàng lục biến mất. Dung dịch thu được trong suốt, có mùi hắc nhẹ và có khả năng tẩy màu.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Trong phản ứng này, chỉ có clo thay đổi số oxi hoá, còn Na, O, H giữ nguyên.

Xác định số oxi hoá: Cl₂⁰ → Cl⁻¹ (trong NaCl) và Cl₂⁰ → Cl⁺¹ (trong NaClO).
Viết quá trình: Cl⁰ + 1e → Cl⁻¹ (quá trình khử) và Cl⁰ → Cl⁺¹ + 1e (quá trình oxi hoá).
Số electron nhận bằng số electron nhường (đều là 1) nên tỉ lệ NaCl : NaClO = 1 : 1, tức một phân tử Cl₂ cho một NaCl và một NaClO.
Cân bằng Na: cần 2NaOH. Khi đó H và O khớp với 1H₂O.

Kết quả: Cl₂ vừa là chất oxi hoá, vừa là chất khử. Loại phản ứng này gọi là phản ứng tự oxi hoá – khử (phản ứng dị phân).

Khi đun nóng thì sao?

Nếu dùng dung dịch NaOH đậm đặc và đun nóng (khoảng 70–100 °C), sản phẩm không còn là NaClO mà là natri clorat NaClO₃:

3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (t°)

Cân bằng: Cl⁰ + 1e → Cl⁻¹ (nhân 5) và Cl⁰ → Cl⁺⁵ + 5e (nhân 1). Vậy cứ 6 nguyên tử Cl thì có 5 nguyên tử thành NaCl và 1 nguyên tử thành NaClO₃, tức 3Cl₂.

Điều kiện	Sản phẩm chứa clo	Số oxi hoá của Cl
NaOH loãng, nguội	NaCl + NaClO	−1 và +1
NaOH đặc, đun nóng	NaCl + NaClO₃	−1 và +5

Mẹo nhớ: nguội → “hipoclorit” (+1), nóng → “clorat” (+5). Nhiệt độ càng cao thì clo bị oxi hoá lên mức cao hơn.

Các cách khác để từ Cl₂ thu được NaCl

Cụm “Cl₂ ra NaCl” còn gặp trong nhiều phản ứng khác của clo:

Với natri kim loại: 2Na + Cl₂ → 2NaCl (t°). Natri cháy sáng với ngọn lửa vàng, tạo khói trắng là tinh thể NaCl.
Với muối natri bromua: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂. Dung dịch chuyển sang màu vàng cam của brom.
Với muối natri iotua: Cl₂ + 2NaI → 2NaCl + I₂. Dung dịch có màu nâu; thêm hồ tinh bột thì hoá xanh tím.

Hai phản ứng sau xảy ra vì clo có tính oxi hoá mạnh hơn brom và iot (halogen đứng trên đẩy halogen đứng dưới ra khỏi muối).

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là NaCl + NaClO₃ ở nhiệt độ thường. Nhớ: chỉ khi đun nóng mới có clorat.
Quên hệ số 2 trước NaOH, dẫn đến sai số Na.
Cho rằng Cl₂ chỉ là chất oxi hoá. Trong phản ứng với kiềm, clo đóng cả hai vai trò.
Viết HCl và HClO thay cho muối. Trong môi trường kiềm, các axit này bị trung hoà ngay thành NaCl và NaClO.

Ứng dụng

Dung dịch NaCl + NaClO là nước Javel, dùng tẩy trắng vải, sát trùng và khử khuẩn nước. Trong phòng thí nghiệm, người ta dùng dung dịch NaOH để hấp thụ khí clo dư vì clo độc, tránh thoát ra môi trường.

Bài tập luyện tập

Bài 1. Dẫn 0,1 mol Cl₂ vào dung dịch NaOH dư ở nhiệt độ thường. Tính khối lượng NaCl và NaClO tạo thành.

Đáp án: theo phương trình, n(NaCl) = n(NaClO) = n(Cl₂) = 0,1 mol. m(NaCl) = 0,1 × 58,5 = 5,85 g; m(NaClO) = 0,1 × 74,5 = 7,45 g.

Bài 2. Cho 3,36 lít Cl₂ (đktc) tác dụng hết với dung dịch NaOH đặc, nóng, dư. Tính khối lượng NaCl thu được.

Đáp án: n(Cl₂) = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol. Theo 3Cl₂ → 5NaCl nên n(NaCl) = 0,15 × 5/3 = 0,25 mol; m = 0,25 × 58,5 = 14,625 g.

Bài 3. Sục 0,05 mol Cl₂ vào dung dịch chứa NaBr dư. Tính khối lượng brom sinh ra.

Đáp án: n(Br₂) = n(Cl₂) = 0,05 mol; m = 0,05 × 160 = 8 g.

Câu hỏi thường gặp

Cl2 + NaOH tạo ra sản phẩm gì?

Ở nhiệt độ thường, Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O. Khi dùng NaOH đặc và đun nóng thì sản phẩm là NaCl, NaClO3 và H2O: 3Cl2 + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O.

Vì sao phản ứng Cl2 với NaOH là phản ứng tự oxi hoá – khử?

Vì cùng một chất Cl2 vừa bị khử xuống số oxi hoá −1 (NaCl) vừa bị oxi hoá lên +1 (NaClO) hoặc +5 (NaClO3), nên Cl2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử.

Nước Javel gồm những chất nào?

Nước Javel là dung dịch hỗn hợp NaCl và NaClO, thu được khi cho khí clo vào dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường. NaClO có tính oxi hoá mạnh nên tẩy màu và sát khuẩn.

Ngoài NaOH, Cl2 còn tạo ra NaCl trong phản ứng nào?

Cl2 tạo NaCl khi tác dụng với Na (2Na + Cl2 → 2NaCl), với NaBr (Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2) và với NaI (Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2).