Trả lời nhanh
Phương trình đã cân bằng: K2Cr2O7 + 14HCl (đặc) → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7H2O, điều kiện đun nóng. K2Cr2O7 là chất oxi hoá (Cr+6 xuống Cr+3), HCl vừa là chất khử vừa là môi trường axit. Dung dịch da cam chuyển dần sang xanh lục và có khí vàng lục thoát ra.
Phương trình phản ứng
Phương trình phân tử:
K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7H2O
Phương trình ion rút gọn:
Cr2O72− + 14H+ + 6Cl− → 2Cr3+ + 3Cl2 + 7H2O
- Điều kiện: dùng HCl đặc, đun nóng nhẹ.
- Loại phản ứng: oxi hoá – khử.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Bước 1. Xác định số oxi hoá thay đổi: crom từ +6 xuống +3, clo từ −1 lên 0.
Bước 2. Viết các quá trình (chú ý trong K2Cr2O7 có 2 nguyên tử Cr):
- Quá trình khử: 2Cr+6 + 6e → 2Cr+3 (nhân 1)
- Quá trình oxi hoá: 2Cl− → Cl2 + 2e (nhân 3)
Bước 3. Đặt hệ số: 1 K2Cr2O7, 3 Cl2, 2 CrCl3, 2 KCl.
Bước 4. Cân bằng Cl: vế phải có 2×3 + 2×1 + 3×2 = 14 nguyên tử Cl nên cần 14 HCl. Cuối cùng cân bằng H được 7H2O, kiểm tra O: 7 = 7. Đúng.
Vai trò của các chất
| Chất | Vai trò | Giải thích |
|---|---|---|
| K2Cr2O7 | Chất oxi hoá | Cr+6 nhận electron thành Cr+3 |
| HCl | Chất khử và môi trường | 6 trong 14 phân tử HCl bị oxi hoá thành Cl2; 8 phân tử còn lại tạo muối (CrCl3, KCl) |
| Cl2 | Sản phẩm oxi hoá | Khí màu vàng lục, mùi xốc, độc |
| CrCl3 | Sản phẩm khử | Ion Cr3+ cho dung dịch màu xanh lục |
Hiện tượng quan sát được
- Tinh thể hoặc dung dịch K2Cr2O7 màu da cam tan dần, dung dịch chuyển sang màu xanh lục (do Cr3+).
- Có khí màu vàng lục, mùi hắc thoát ra là Cl2.
Lưu ý an toàn: Cl2 rất độc, thí nghiệm phải làm trong tủ hút; muối đicromat cũng độc và gây ung thư nếu tiếp xúc lâu dài.
Vì sao phải dùng HCl đặc?
Ion Cl− là chất khử khá yếu. HCl loãng, nồng độ Cl− thấp và H+ ít, không đủ để phản ứng xảy ra rõ rệt. Với HCl đặc và đun nóng, cả tính khử của Cl− lẫn tính oxi hoá của đicromat trong môi trường axit mạnh đều tăng lên nên Cl2 được giải phóng.
So sánh cùng kiểu phản ứng với thuốc tím: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O. KMnO4 oxi hoá mạnh hơn nên phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, còn K2Cr2O7 cần đun nóng.
Lỗi sai thường gặp
- Quên nhân đôi số electron của Cr vì phân tử có 2 nguyên tử Cr, dẫn đến hệ số sai (viết 2 electron thay vì 6).
- Cho rằng cả 14 HCl đều là chất khử. Thực tế chỉ 6 HCl bị oxi hoá.
- Viết sản phẩm là CrCl2 hoặc Cr2O3. Trong môi trường axit dư, sản phẩm khử bền là Cr3+.
Mẹo nhớ: tỉ lệ 1 – 14 – 2 – 2 – 3 – 7. Cứ 1 đicromat cần 14 HCl, tạo 3 phân tử Cl2.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 29,4 gam K2Cr2O7 tác dụng với HCl đặc dư, đun nóng. Tính thể tích Cl2 (đktc).
Giải: M = 294 g/mol nên n = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Cl2) = 3 × 0,1 = 0,3 mol, V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít.
Bài 2. Muốn điều chế 3,36 lít Cl2 (đktc) bằng phản ứng trên thì cần tối thiểu bao nhiêu gam K2Cr2O7 và bao nhiêu mol HCl?
Giải: n(Cl2) = 0,15 mol nên n(K2Cr2O7) = 0,05 mol, khối lượng = 0,05 × 294 = 14,7 gam. n(HCl) = 14 × 0,05 = 0,7 mol.
Bài 3. Trong phản ứng ở bài 1, bao nhiêu mol HCl đóng vai trò chất khử?
Giải: Cứ 1 mol K2Cr2O7 có 6 mol HCl bị oxi hoá (tạo 3 mol Cl2), nên với 0,1 mol là 0,6 mol. Cũng bằng 2 × n(Cl2) = 2 × 0,3 = 0,6 mol.
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: FeS + HCl → FeCl2 + H2S↑: phương trình, hiện tượng, bài tập.
Câu hỏi thường gặp
K2Cr2O7 tác dụng với HCl tạo ra chất gì?
Tạo muối crom(III) clorua CrCl3, muối KCl, khí clo Cl2 và nước. Phương trình: K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O.
Trong phản ứng K2Cr2O7 + HCl, HCl đóng vai trò gì?
HCl vừa là chất khử (6 trong 14 phân tử bị oxi hoá thành Cl2) vừa là môi trường axit, tạo muối với Cr3+ và K+ (8 phân tử).
Hiện tượng khi cho K2Cr2O7 vào dung dịch HCl đặc là gì?
Màu da cam của K2Cr2O7 chuyển dần sang màu xanh lục của Cr3+, đồng thời có khí màu vàng lục mùi xốc (Cl2) thoát ra khi đun nóng.
Vì sao phải dùng HCl đặc mà không dùng HCl loãng?
Cl- chỉ là chất khử yếu nên cần nồng độ cao và môi trường axit mạnh, đun nóng thì đicromat mới oxi hoá được thành Cl2. HCl loãng không đủ điều kiện này.