Trả lời nhanh
Cl2 tác dụng với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo clorua vôi theo phương trình: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O. Phản ứng dùng vôi tôi dạng bột ẩm hoặc vôi sữa. Đây là phản ứng tự oxi hoá – khử, vì Cl2 vừa tăng lên số oxi hoá +1 (trong ClO–) vừa giảm xuống –1 (trong Cl–).
Phương trình phản ứng
Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O
- Điều kiện: nhiệt độ thường (khoảng 30 °C trở xuống), Ca(OH)2 ở dạng bột ẩm hoặc huyền phù (vôi sữa).
- Hiện tượng: khí clo màu vàng lục bị hấp thụ dần, màu vàng nhạt đi; thu được chất rắn màu trắng, mùi xốc đặc trưng của clo là clorua vôi.
- Cân bằng: số nguyên tử mỗi nguyên tố hai vế đều bằng nhau (Ca: 1; Cl: 2; O: 2; H: 2) nên hệ số đều là 1.
Clorua vôi là chất gì?
Công thức thường viết gọn là CaOCl2, nhưng đây là muối hỗn tạp của canxi với hai gốc axit: gốc clorua Cl– (axit HCl) và gốc hipoclorit ClO– (axit HClO). Vì vậy có thể viết cấu tạo là Ca(OCl)Cl, tức Cl–Ca–O–Cl.
Khối lượng mol: M = 40 + 16 + 2·35,5 = 127 g/mol.
Vì sao đây là phản ứng tự oxi hoá – khử?
Xét số oxi hoá của clo trước và sau phản ứng:
| Chất | Số oxi hoá của Cl | Vai trò |
|---|---|---|
| Cl2 (chất đầu) | 0 | – |
| Cl– trong CaOCl2 | –1 | Cl2 nhận electron (chất oxi hoá) |
| ClO– trong CaOCl2 | +1 | Cl2 nhường electron (chất khử) |
Một phân tử Cl2 cho một nguyên tử Cl xuống –1 và một nguyên tử Cl lên +1, nên Cl2 đóng cả hai vai trò. Các nguyên tố Ca, O, H không đổi số oxi hoá.
Mẹo nhớ: clo + kiềm ở nhiệt độ thường luôn cho “muối clorua + muối hipoclorit”. Với NaOH ta có nước Gia-ven, với Ca(OH)2 ta có clorua vôi. Hai phản ứng cùng một “khuôn”.
Lưu ý: vôi sữa và nhiệt độ
Khi sục Cl2 vào vôi sữa (dư nước), sản phẩm tồn tại dưới dạng hai muối tan:
2Cl2 + 2Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O
Đây là cùng bản chất với phương trình tạo CaOCl2, chỉ khác cách biểu diễn muối hỗn tạp. Nếu đun nóng dung dịch kiềm (khoảng 70–100 °C), ion hipoclorit sẽ bị chuyển tiếp thành clorat ClO3–, nên muốn có clorua vôi phải giữ nhiệt độ thường.
Điều chế và tính chất của clorua vôi
- Điều chế công nghiệp: cho khí clo đi qua vôi tôi dạng bột, ẩm nhẹ, ở nhiệt độ thường.
- Tác dụng với HCl: CaOCl2 + 2HCl → CaCl2 + Cl2↑ + H2O (có khí vàng lục thoát ra).
- Tác dụng với CO2 trong không khí ẩm: 2CaOCl2 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + CaCl2 + 2HClO. Chính HClO sinh ra có tính oxi hoá mạnh nên clorua vôi có tác dụng tẩy trắng và sát trùng.
Ứng dụng
- Tẩy trắng vải, sợi, giấy.
- Khử trùng nước sinh hoạt, nước bể bơi, xử lý chuồng trại, nguồn nước sau lũ.
- Tẩy uế nhà vệ sinh, cống rãnh.
Clorua vôi rẻ, ở dạng bột rắn nên vận chuyển dễ hơn khí clo, đó là lí do được dùng phổ biến. Tuy vậy cần bảo quản khô, kín vì hút ẩm và phân huỷ dần trong không khí, đồng thời tránh hít phải bụi và khí clo sinh ra.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là CaCl2 + HClO hay CaCl2 + O2: sai, ở nhiệt độ thường sản phẩm là CaOCl2 và H2O.
- Cho rằng CaOCl2 là muối trung hoà đơn giản: thực ra là muối hỗn tạp, chứa hai loại gốc axit.
- Quên điều kiện nhiệt độ thường, dễ nhầm với phản ứng tạo clorat khi đun nóng.
- Xác định sai vai trò của Cl2: đây không phải chỉ chất oxi hoá hay chỉ chất khử mà là tự oxi hoá – khử.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 7,1 gam Cl2 tác dụng vừa đủ với Ca(OH)2 bột ẩm ở nhiệt độ thường. Tính khối lượng Ca(OH)2 đã phản ứng và khối lượng CaOCl2 thu được.
Đáp án: n(Cl2) = 7,1 : 71 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Ca(OH)2) = n(CaOCl2) = 0,1 mol. m(Ca(OH)2) = 0,1 · 74 = 7,4 g; m(CaOCl2) = 0,1 · 127 = 12,7 g.
Bài 2. Sục 11,2 lít Cl2 (đktc) vào lượng dư vôi tôi bột ẩm, hiệu suất phản ứng 80%. Tính khối lượng clorua vôi thu được.
Đáp án: n(Cl2) = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol. Lí thuyết thu 0,5 mol CaOCl2; thực tế n = 0,5 · 0,8 = 0,4 mol; m = 0,4 · 127 = 50,8 g.
Bài 3. Cho 12,7 gam CaOCl2 tác dụng với dung dịch HCl đặc dư. Tính thể tích khí Cl2 (đktc) thoát ra, coi phản ứng hoàn toàn.
Đáp án: n(CaOCl2) = 12,7 : 127 = 0,1 mol. Theo CaOCl2 + 2HCl → CaCl2 + Cl2 + H2O, n(Cl2) = 0,1 mol, V = 0,1 · 22,4 = 2,24 lít.
Câu hỏi thường gặp
Cl2 tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra sản phẩm gì?
Ở nhiệt độ thường, Ca(OH)2 bột ẩm hoặc vôi sữa tác dụng với Cl2 tạo clorua vôi CaOCl2 và nước: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O.
Phản ứng Cl2 + Ca(OH)2 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Có. Đây là phản ứng tự oxi hoá – khử: một nguyên tử Cl từ 0 xuống –1 (trong Cl–), nguyên tử Cl còn lại từ 0 lên +1 (trong ClO–).
Vì sao CaOCl2 được gọi là muối hỗn tạp?
Vì trong CaOCl2 có hai gốc axit khác nhau gắn với một cation Ca2+: gốc Cl– của axit HCl và gốc ClO– của axit HClO, nên có thể viết Ca(OCl)Cl.
Clorua vôi dùng để làm gì?
Clorua vôi dùng để tẩy trắng vải, sợi, giấy, khử trùng nước và tẩy uế chuồng trại, nhà vệ sinh nhờ tính oxi hoá mạnh của HClO sinh ra.