Tìm hiểu phương pháp điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm an toàn, hiệu quả

Khí clo rất có hại cho sức khỏe con người dù ở dạng lỏng hay khí. Nó là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh về họng và hệ hô hấp. Trên thực tế, clo được sử dụng rất nhiều trong việc khử trùng, tẩy trắng. Tuy nhiên, clo tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên, chủ yếu ở dạng muối clorua. Vì thế Chuẩn bị clo trong phòng thí nghiệm cũng như trong công nghiệp. Hãy tham khảo nội dung bài viết dưới đây để có được câu trả lời chính xác nhất.

1. Đặc tính lý hóa của khí clo

1.1. Tính chất vật lý

– Clo là nguyên tố phi kim thuộc nhóm halogen, tồn tại ở trạng thái khí trong điều kiện môi trường bình thường. Khí clo có màu vàng xanh, mùi hăng, độc.

– Khí clo tan trong nước, tan mạnh trong dung môi hữu cơ và nặng hơn không khí khoảng 2,5 lần.

– Trong môi trường tự nhiên, phần lớn clo tồn tại ở dạng muối clorua, chủ yếu là muối ăn natri clorua, ngoài ra còn có kali clorua và một số khoáng chất như Carnallite KCl.MgCl2.6H2O và cinvinite NaCl.KCl.

1.2. Tính chất hóa học

– Phản ứng với phi kim tạo thành muối halogenua (thường có hóa trị cao nhất của kim loại đó) trừ bạch kim (Platin Pt) và Vàng (Au).

2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3

Mg + Cl2 → MgCl2

– Phản ứng với khí hiđro tạo thành khí hiđro clorua

H2 + Cl2 → 2HCl

Nếu tỉ lệ mol khí clo và hydro là 1:1 sẽ xảy ra phản ứng nổ

– Phản ứng với nước là phản ứng thuận nghịch

H2O + Cl2 ↔ HCl + HClO (axit hypoclorơ)

Axit hypochlorous có tính oxy hóa mạnh nên được dùng làm chất khử trùng và tẩy màu.

– Halogen tác dụng với dung dịch muối yếu hơn clo

2 NaBr + Cl2 → 2 NaCl + Br2

– Phản ứng với chất khử mạnh

2 FeCl2 + Cl2 → 2 FeCl3

3 Cl2 + 2 NH3 → N2 + 6 HCl

Trong phòng thí nghiệm, amoniac được dùng làm chất khử clo

Tính chất hóa học của khí clo

2. Cách điều chế khí clo

2.1. Chuẩn bị khí clo trong phòng thí nghiệm

Phương pháp điều chế clo trong phòng thí nghiệm: Đun nóng nhẹ dung dịch axit clorua đậm đặc với chất oxy hóa mạnh như mangan dioxit (MnO2).

Phương trình phản ứng xảy ra như sau:

MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Nếu muốn thu được khí clo tinh khiết, bạn cần thực hiện tiếp các bước sau:

– Cho khí clo qua bể chứa axit sunfuric đậm đặc sẽ làm khô nước.

– Thu khí clo bằng cách đẩy không khí vì khí clo nặng hơn không khí.

– Dùng bông tẩm xút để tránh khí clo bay ra ngoài vì clo là khí độc

Ngoài ra, có thể sử dụng một số chất oxy hóa khác như thuốc tím (KMnO4), Kali Clorat (KClO3), Lime Clorua (CaOCl2).

2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl2 + 8 H2O + 5 Cl2

Chuẩn bị clo trong phòng thí nghiệm bằng thuốc tím

KClO3 + 6 HCl → KCl + 3 H2O + 3 Cl2

CaOCl2 + 2 HCl → Cl2 + CaCl2 + H2O

2.2. Điều chế khí clo trong công nghiệp

Điều chế clo trong phòng thí nghiệm chỉ thu được một lượng nhỏ, không đủ cho nhiều ứng dụng trong đời sống. Vì vậy, điều chế công nghiệp là rất cần thiết. Các nhà sản xuất tiến hành điện phân muối Natri Clorua bằng phương pháp điện phân nóng chảy theo phương trình phản ứng:

2 NaCl → 2 Na + Cl2

Hoặc điện phân bằng dung dịch muối halogenua chặn màng (natri clorua)

2 NaCl + 2 H2O → H2 + 2 NaOH + Cl2

3. Ứng dụng khí clo trong thực tế

– Khí clo dùng để lọc nước, tẩy trắng, khử trùng

– Là thuốc thử cho ngành hóa chất

– Sản xuất nước Javen, vôi clorua, clorua axit…

– Axit hypoclorơ HClO dùng để khử trùng nước uống và nước bể bơi.

– Clo được sử dụng phổ biến trong sản xuất giấy, khử trùng, nhuộm vải, thực phẩm, thuốc trừ sâu, sơn, công nghiệp hóa dầu, sản xuất dung môi nhựa và nhiều sản phẩm tiêu dùng khác.

– Người ta còn sử dụng clo để sản xuất clorat, cloroform, cacbon tetraclorua cũng như chiết xuất brom.

– Điều chế nhiều loại dung môi công nghiệp như cacbon tetra clorua để sản xuất nhiều loại polyme như nhựa PVC, cao su tổng hợp…

– Chuẩn bị clo trong phòng thí nghiệm để sử dụng cho các phản ứng hóa học, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu.

Một số ứng dụng của khí clo

4. Mức độ nguy hiểm của khí clo

– Trộn khí clo với nước tiểu hoặc các sản phẩm tẩy rửa sẽ tạo ra các khí độc hại trong đó có clo và nitơ triclorua. Vì vậy, nên thận trọng khi sử dụng hỗn hợp này.

– Trường hợp tiếp xúc với khí clo nồng độ cao tuy không nguy hiểm đến tính mạng con người nhưng vẫn có thể gây tổn thương nghiêm trọng ở phổi như tích tụ huyết thanh hoặc phồng rộp.

– Phơi nhiễm clo thấp làm suy yếu phổi, khiến phổi dễ bị rối loạn hô hấp

– Đối với trẻ nhỏ và người già, khí clo dễ gây kích ứng niêm mạc và bỏng da.

5. Cách xử lý clo dư trong nước sinh hoạt sau xử lý

Tại sao phải xử lý nước có cặn clo?

Theo nhiều nghiên cứu, có tới 79% dân số ở các nước phát triển tiếp xúc với clo và ở hầu hết các nhà máy cấp nước ở Việt Nam người ta đều sử dụng clo để khử trùng nước. Điều đó có nghĩa là nước chúng ta sử dụng hàng ngày có chứa clo.

Lượng clo tiêu chuẩn trong khử trùng nước là 1 – 16 mg/l. Nếu vượt quá mức này sẽ gây ngộ độc. Vì vậy, nếu ngửi thấy nước có mùi lạ thì có thể đó là mùi clo dư. Nếu vô tình sử dụng nước có chứa cặn clo, sau khi vào cơ thể sẽ kết hợp với nước trong hệ tiêu hóa tạo thành axit và gây ra nhiều bệnh như đau dạ dày, rối loạn chức năng gan, suy giảm hệ miễn dịch. Nếu tắm bằng nước nóng có chứa clo, lỗ chân lông của bạn sẽ nở ra và độc tố sẽ có cơ hội thẩm thấu vào cơ thể, gây độc tính gấp 20 lần so với uống trực tiếp nước chứa dư thừa clo. Đặc biệt, phụ nữ mang thai sử dụng nước có cặn clo rất dễ gây dị tật bẩm sinh, sảy thai.

Cách xử lý nước sinh hoạt có cặn clo

Xử lý clo dư trong nước sinh hoạt như thế nào?

– Sử dụng than hoạt tính: Than hoạt tính giúp loại bỏ clo bằng cơ chế hấp thụ bề mặt. Theo nghiên cứu, cứ 1kg carbon có thể phản ứng với 6kg clo. Hiện nay có rất nhiều loại than hoạt tính có khả năng loại bỏ clo, trong đó than hạt (GAC) là loại được sử dụng rộng rãi trong các máy lọc nước lớn.

– Sử dụng tia cực tím: Tia cực tím có cường độ cao, bức xạ phổ rộng sẽ khử cả clo tự do và cloramin bằng cách phân tách thành axit clohydric.

– Sử dụng một số hóa chất như sulfit, bisulfite, metabisulfit.

– Phơi khô nước ở nơi thông thoáng để clo bay hơi.

– Sử dụng máy lọc công nghệ RO: Đây là loại máy lọc nước hoạt động theo quy trình hoàn toàn khép kín, theo nguyên lý thẩm thấu ngược và có thể loại bỏ tới 99% clo có trong nước. Không những vậy, nó còn giúp loại bỏ nhiều loại chất độc hại, cặn bã. Nhược điểm của thiết bị này là lọc hết khoáng chất tự nhiên có trong nước và khiến người dùng bị thiếu chất dinh dưỡng.

Hy vọng qua những chia sẻ trên các bạn đã phần nào nắm được cách Chuẩn bị clo trong phòng thí nghiệm. Hiện tại, LabvietCHEM có sẵn rất nhiều loại chuẩn Hanna Chlorine, máy đo quang, máy đo độ đục Clo,… Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm vui lòng liên hệ trực tiếp với số HOTLINE 1900 2639 để được đội ngũ tư vấn viên của chúng tôi hỗ trợ tốt nhất.

Xem thêm:

• Cách tính đương lượng và định luật tương đương trong hóa học
• Hóa chất tiêu chuẩn và giải pháp chuẩn độ trong phòng thí nghiệm là gì?