Trả lời nhanh
Phương trình cân bằng: KClO3 + 6HCl (đặc) → KCl + 3Cl2↑ + 3H2O. Đây là phản ứng oxi hoá – khử: KClO3 là chất oxi hoá (Cl+5 xuống Cl0), HCl vừa là chất khử vừa là môi trường axit. Trong 6 phân tử HCl, có 5 phân tử bị oxi hoá thành Cl2, 1 phân tử tạo muối KCl.
Phương trình hoá học KClO3 + HCl
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2↑ + 3H2O
- Điều kiện: dùng dung dịch HCl đặc; phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, đun nhẹ sẽ nhanh hơn.
- Hiện tượng: có khí màu vàng lục, mùi hắc thoát ra (Cl2); dung dịch nóng lên nhẹ.
- Phương trình ion thu gọn: ClO3– + 6H+ + 5Cl– → 3Cl2 + 3H2O (điện tích hai vế đều bằng 0).
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Bước 1 – Xác định số oxi hoá. Clo trong KClO3 là +5, trong HCl là –1, trong Cl2 là 0, trong KCl là –1. Chỉ có clo thay đổi số oxi hoá.
Bước 2 – Viết quá trình cho, nhận electron.
- Quá trình khử (nhận e): Cl+5 + 5e → Cl0
- Quá trình oxi hoá (nhường e): Cl–1 → Cl0 + 1e
Bước 3 – Cân bằng số electron. Nhân quá trình oxi hoá với 5: 1 Cl+5 nhận 5e, 5 Cl–1 nhường 5e. Như vậy có 6 nguyên tử Cl chuyển thành Cl0, tức 3 phân tử Cl2.
Bước 4 – Đặt hệ số vào phương trình. Cl2 có hệ số 3. Vế phải còn KCl chứa Cl–1 không đổi số oxi hoá, nên HCl cần 5 + 1 = 6 phân tử. Từ 6 H ở vế trái suy ra 3H2O. Kiểm tra oxi: 3 ở KClO3 = 3 ở 3H2O. Đúng.
Bảng kiểm tra nguyên tố
| Nguyên tố | Vế trái | Vế phải |
|---|---|---|
| K | 1 | 1 |
| Cl | 1 + 6 = 7 | 1 + 6 = 7 |
| H | 6 | 6 |
| O | 3 | 3 |
Vai trò của các chất
- KClO3: chất oxi hoá (nhận 5 electron).
- HCl: chất khử (5/6 số phân tử) và môi trường axit (1/6 số phân tử tạo KCl).
- Cl2: vừa là sản phẩm oxi hoá, vừa là sản phẩm khử. Đây là dạng phản ứng đồng chuyển hoá (comproportionation): hai trạng thái +5 và –1 cùng về mức 0.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là O2 hoặc KCl + O2. Đó là phản ứng nhiệt phân: 2KClO3 → 2KCl + 3O2 (xúc tác MnO2, t°). Khi có HCl đặc, sản phẩm khí là Cl2.
- Cho rằng cả 6 HCl đều là chất khử. Thực tế chỉ có 5 phân tử bị oxi hoá; 1 phân tử làm môi trường. Sai chỗ này sẽ tính sai lượng chất khử trong bài tập.
- Cho Cl2 hệ số 2 hoặc 3 vì nhầm electron. Hãy đếm nguyên tử Cl bị thay đổi số oxi hoá: 1 + 5 = 6 nguyên tử, suy ra 3 Cl2.
Mẹo nhớ: “1 – 6 – 1 – 3 – 3” cho KClO3, HCl, KCl, Cl2, H2O. Có thể so sánh với KMnO4: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O; cả hai phản ứng đều dùng HCl đặc để điều chế clo trong phòng thí nghiệm.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 12,25 gam KClO3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl đặc, dư. Tính thể tích Cl2 thu được ở đktc (1 mol khí = 24,79 lít).
Giải: M(KClO3) = 39 + 35,5 + 48 = 122,5 g/mol, nên n = 12,25 : 122,5 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Cl2) = 3 × 0,1 = 0,3 mol. V = 0,3 × 24,79 ≈ 7,44 lít.
Bài 2. Với lượng KClO3 ở bài 1, có bao nhiêu mol HCl đóng vai trò chất khử?
Giải: Tổng HCl phản ứng = 6 × 0,1 = 0,6 mol. Trong đó 5/6 là chất khử, nên n = 0,6 × 5/6 = 0,5 mol.
Bài 3. Cho 0,05 mol KClO3 phản ứng vừa đủ với HCl đặc. Tính khối lượng Cl2 sinh ra.
Giải: n(Cl2) = 3 × 0,05 = 0,15 mol; m = 0,15 × 71 = 10,65 gam.
Ứng dụng
Phản ứng này dùng để điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm với lượng nhỏ, vì KClO3 oxi hoá được HCl đặc mà không cần đun nóng mạnh. Khí Cl2 độc, nên cần làm trong tủ hút hoặc nơi thoáng khí và thu bằng cách đẩy không khí (ngửa bình) hoặc dẫn qua dung dịch NaOH để xử lý khí dư.
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: H2S + Br2 + H2O → H2SO4 + HBr: cân bằng, điều kiện, hiện tượng. Bài sau: NaOH + H3PO4: Phương trình, tỉ lệ mol tạo muối và bài tập.
Câu hỏi thường gặp
KClO3 tác dụng với HCl tạo ra chất gì?
Tạo ra khí clo Cl2, muối KCl và nước theo phương trình KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O.
Trong phản ứng KClO3 + HCl, HCl đóng vai trò gì?
HCl vừa là chất khử (5 trong 6 phân tử bị oxi hoá thành Cl2) vừa là môi trường axit (1 phân tử tạo muối KCl).
Hiện tượng khi cho KClO3 vào dung dịch HCl đặc là gì?
Có khí màu vàng lục, mùi hắc thoát ra, đó là khí clo. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường và nhanh hơn khi đun nhẹ.
Vì sao không viết sản phẩm là O2 như khi nhiệt phân KClO3?
Nhiệt phân KClO3 (xúc tác MnO2) cho KCl và O2. Khi có HCl đặc, ion Cl- bị KClO3 oxi hoá thành Cl2, nên sản phẩm khí là Cl2, không phải O2.