Trả lời nhanh
Khi cho khí clo tác dụng với vôi tôi Ca(OH)2 (dạng bột ẩm hoặc huyền phù, khoảng 30 °C) ta thu được clorua vôi: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O. Đây là phản ứng oxi hoá – khử tự oxi hoá, tự khử của clo: một nửa nguyên tử Cl xuống mức −1, nửa còn lại lên mức +1.
Phương trình phản ứng Cl2 với Ca(OH)2
Có hai cách viết, thực chất là một phản ứng, vì clorua vôi CaOCl2 là muối hỗn tạp của hai axit HCl và HClO.
| Dạng | Phương trình |
|---|---|
| Viết gọn (clorua vôi) | Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O |
| Viết tách muối | 2Cl2 + 2Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O |
Kiểm tra cân bằng dạng gọn: vế trái có 1 Ca, 2 Cl, 2 O, 2 H; vế phải có 1 Ca, 2 Cl (1 trong gốc Cl−, 1 trong gốc OCl−), 2 O (1 trong OCl, 1 trong H2O), 2 H. Hai vế bằng nhau.
Đề bài có dạng “Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + CaCl2 + H2O” thì hãy chọn dạng tách muối và hệ số 2 – 2 – 1 – 1 – 2 ở trên (CaOCl2 khi đó được hiểu là hỗn hợp, nên đề thường ghi Ca(OCl)2).
Điều kiện và hiện tượng
- Điều kiện: Ca(OH)2 ở dạng bột ẩm hoặc sữa vôi, nhiệt độ thường đến khoảng 30 °C. Không nên đun nóng mạnh vì dễ tạo muối clorat.
- Hiện tượng: khí Cl2 màu vàng lục bị hấp thụ dần, mất màu; thu được chất bột màu trắng, có mùi xốc đặc trưng của clo (clorua vôi).
Vì sao Cl2 ra clorua vôi? Phân tích số oxi hoá
Trong Cl2, clo có số oxi hoá 0. Trong CaOCl2 (công thức cấu tạo Cl–Ca–O–Cl), một Cl ở mức −1 (gốc Cl−) và một Cl ở mức +1 (gốc ClO−).
- Quá trình khử: Cl20 + 2e → 2Cl−1
- Quá trình oxi hoá: Cl20 → 2Cl+1 + 2e
Cùng một chất Cl2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử nên đây là phản ứng tự oxi hoá – tự khử. Ca(OH)2 chỉ đóng vai trò môi trường bazơ, tương tự phản ứng của clo với NaOH tạo nước Javel.
Mẹo nhớ: “Clo + bazơ → hai muối: muối clorua và muối hipoclorit”. Với vôi tôi, hai muối ấy gộp thành một chất là clorua vôi, nên chỉ cần nhớ tên “vôi” đi cùng “clo”.
Ứng dụng của clorua vôi
- Tẩy trắng vải, sợi, giấy.
- Khử trùng chuồng trại, hố rác, nước sinh hoạt (tính oxi hoá mạnh của gốc ClO−).
- Xử lý các chất độc trong công nghiệp hoá chất.
Trong không khí ẩm, CaOCl2 bị CO2 phân huỷ: CaOCl2 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2HClO. Chính HClO sinh ra có tính tẩy màu, sát khuẩn.
Lỗi sai thường gặp
- Viết CaOCl2 thành “CaCl2O” hoặc coi là một oxit; thực tế đây là muối hỗn tạp.
- Cho rằng Cl2 chỉ bị oxi hoá hoặc chỉ bị khử; thực ra cả hai quá trình đều xảy ra.
- Quên điều kiện nhiệt độ: nếu đun nóng dung dịch kiềm, clo tạo CaCl2 và Ca(ClO3)2 chứ không phải hipoclorit.
- Nhầm Ca(OH)2 (vôi tôi) với CaO (vôi sống). Vôi sống không dùng trực tiếp trong phản ứng này.
Bài luyện tập có đáp án
Bài 1. Cho 0,1 mol Cl2 phản ứng vừa đủ với Ca(OH)2 bột ẩm. Tính khối lượng clorua vôi thu được và khối lượng Ca(OH)2 cần dùng.
Đáp án: theo phương trình, n(CaOCl2) = n(Ca(OH)2) = n(Cl2) = 0,1 mol. M(CaOCl2) = 40 + 16 + 71 = 127 g/mol nên m = 12,7 g. M(Ca(OH)2) = 74 g/mol nên m = 7,4 g.
Bài 2. Sục 0,2 mol Cl2 vào dung dịch Ca(OH)2 dư ở nhiệt độ thường. Tính khối lượng mỗi muối tạo thành.
Đáp án: 2Cl2 + 2Ca(OH)2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O. Từ 0,2 mol Cl2 thu 0,1 mol CaCl2 (M = 111) → 11,1 g và 0,1 mol Ca(OCl)2 (M = 143) → 14,3 g.
Bài 3. Xác định số oxi hoá của clo trong Cl2, CaCl2, Ca(OCl)2 và cho biết vai trò của Cl2.
Đáp án: lần lượt là 0, −1, +1. Cl2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử.
Tóm tắt
- Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O (clorua vôi).
- Bản chất: tự oxi hoá – tự khử, Cl từ 0 xuống −1 và lên +1.
- Sản phẩm là muối hỗn tạp, dùng tẩy trắng và khử trùng.
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: NaOH + H3PO4: Phương trình, tỉ lệ mol tạo muối và bài tập. Bài sau: Cl2 ra HCl: các phản ứng tạo HCl từ clo và phương trình Cl2 + H2O.
Câu hỏi thường gặp
Cl2 tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra sản phẩm gì?
Tạo clorua vôi CaOCl2 và nước: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O. Nếu viết tách muối thì là CaCl2 và Ca(OCl)2 với hệ số 2Cl2 + 2Ca(OH)2.
Clorua vôi CaOCl2 là muối gì?
Là muối hỗn tạp, gồm gốc axit clorua Cl⁻ của HCl và gốc hipoclorit ClO⁻ của HClO liên kết với cùng một ion Ca²⁺.
Phản ứng Cl2 với Ca(OH)2 có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Có. Clo từ số oxi hoá 0 vừa xuống −1 vừa lên +1 nên là phản ứng tự oxi hoá – tự khử.
Vì sao clorua vôi có tính tẩy trắng và sát khuẩn?
Vì chứa gốc ClO⁻ có tính oxi hoá mạnh; trong không khí ẩm nó tạo HClO, chất này phá huỷ chất màu và vi khuẩn.