Sau khi nhỏ nhanh vài giọt bromine vào ống nghiệm chứa nước, dung dịch bromine có những chất: Br2, H2O, HBr, HBrO.
Br2(aq) + H2O(l) \( \rightleftharpoons \) HBr(aq) + HBrO(aq)
- Vì phản ứng xảy ra thuận nghịch nên trong dung dịch có cả chất tham gia và chất sản phẩm
- Thí nghiệm 1:
+ Nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch sodium bromide hoặc potassium bromide loãng.
+ Nhỏ tiếp vào ống nghiệm vài giọt nước chlorine và lắc nhẹ
+ Có thể tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL cyclohexane
- Thí nghiệm 2:
+ Nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch sodium iodide hoặc potassium iodide loãng
+ Nhỏ tiếp vào ống nghiệm vài giọt nước bromine loãng và lắc nhẹ. Có thể thêm tiếp vào ống nghiệm khoảng 2 mL cyclohexane
+ Thêm tiếp vào ống nghiệm vài giọt hồ tinh bột
Giải thích các hiện tượng xảy ra và minh họa bằng phương trình hóa học
Thí nghiệm chlorine phản ứng với hydrogen được mô tả như sau:
Bước 1: Chuẩn bị thí nghiệm như hình 17.1a với các ống nghiệm cùng đặt vào một giá thí nghiệm
Bước 2: Bơm vài giọt dung dịch hydrochloric acid (HCl) đặc từ xi – lanh chứa acid vào ống nghiệm chứa tinh thể potassium permanganate (thuốc tím, KMnO4) - ống nghiệm (1) để tạo khí chlorine. Khi pit – tông nâng lên khoảng ½ chiều cao của xi – lanh thu khí thì ngừng bơm acid (hình 17.1b)
Bước 3: Rút xi – lanh thu khí ra khỏi ống nghiệm (1), chuyển sang ghim vào ống nghiệm chứa kẽm - ống nghiệm (2) (hình 17.1c). Chuyển xi – lanh chứa dung dịch hydrochloric acid sang ống nghiệm (2)
Bước 4: Bơm vào giọt dung dịch hydrochloric acid từ xi – lanh chứa acid vào ống nghiệm (2) để tạo khí hydrogen. Đến khí pit – tông được nâng lên khoảng 2/3 xi – lanh thu khí thì ngừng bơm acid
Bước 5: Rút xi – lanh thu khí ra khỏi ống nghiệm (2). Ghim xi – lanh chứa hỗn hợp khí vào một nút cao su như hình 17.1d rồi kẹp vào giá thí nghiệm
Bước 6: Dùng đèn tử ngoại chiếu vào xi – lanh chứa hỗn hợp khí (hoặc dùng ngọn lửa hơ nhẹ bên ngoài xi – lanh)
+ Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra khi dùng đèn tử ngoại chiếu vào xi – lanh chứa hỗn hợp khí (hoặc khi dùng ngọn lửa hơ nhẹ bên ngoài xi – lanh)
+ Nếu thay khí chlorine bằng hơi iodine thì phản ứng giữa hơi iodine và hydrogen có thể xảy ra hiện tượng như đã thấy trong thí nghiệm trên không? Giải thích
Thí nghiệm tính tẩy màu của khí chlorine.
Chuẩn bị thí nghiệm như hình 17.2
Bóp nhẹ phần cao su của ống nhỏ giọt để dung dịch hydrochloric acid chảy xuống ống nghiệm. Quan sát các hiện tượng xảy ra và giải thích.
Hãy viết phương trình hóa học để chứng minh chlorine có tính oxi hóa mạnh hơn bromine.
Vì sao nước chlorine được sử dụng phổ biến để khử trùng, sát khuẩn?
Một trong những ứng dụng của chlorine trong đời sống là khử trùng nước sinh hoạt tại các nhà máy xử lí và cấp nước. Trong quá trình khử trùng, người ta phải cho một lượng chlorine dư vào nước sinh hoạt. Lượng chlorine dư trong nước sinh hoạt còn có tác dụng ngăn ngừa sự tái nhiễm của vi khuẩn trong quá trình phân phối trong đường ống dẫn nước và trữ nước tại nhà.
Theo quy chuẩn kĩ thuật quốc gia (QCVN 01 – 1: 2018/BYT), hàm lượng chlorine tự do đối với nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt từ 0,2 – 1 mgL-1. Nếu hàm lượng chlorine nhỏ hơn 0,2 – 1 mgL-1 thì không tiêu diệt hết vi khuẩn và không xử lí được hết chất hữu cơ. Ngược lại, lượng chlorine trong nước lớn hơn 1,0 mgL-1 sẽ gây dị ứng
Carbon trong than hoạt tính sẽ tương tác trực tiếp với chlorine, giúp loại bỏ chlorine và các hợp chất chlorine và các hợp chất chlorine bằng cơ chế hấp thụ bề mặt. Khi chiếu tia cực tím với cường độ cao vào nước cũng làm giảm lượng chlorine. Các máy lọc nước RO (reverse osmosis: thẩm thấu ngược) cũng có thể giúp loại bỏ lượng chlorine trong nước một cách hiệu quả
Hãy trả lời các câu hỏi sau đây:
a) Dấu hiệu nào cho thấy chlorine có trong nước sinh hoạt
b) Vì sao người ta cần cho chlorine đến dư vào nước sinh hoạt
c) Cho biết một số phương pháp có thể loại bỏ khí chlorine dư trong nước sinh hoạt.
Trong điều kiện thường, halogen nào ở thể rắn? Vì sao?
Trong công nghiệp, dung dịch sodium chlorine được đem điện phân để có phản ứng theo phương trình hóa học sau:
NaCl (aq) + H2O (l) → A (aq) + X (g) + Y (g) (*)
Từ phản ứng giữa Y với dung dịch A sẽ sản xuất được hỗn hợp tẩy rửa phổ biến.
Từ phản ứng kết hợp giữa X và Y sẽ sản xuất được hydrogen chlorine
a) Hãy cho biết công thức hóa học của A, X, Y
b) Hoàn thành phương trình hóa học (*)
Hãy giải thích vì sao các halogen không tồn tại tự do trong tự nhiên.