Chlorine với nước và dung dịch kiềm, nước Javel

Cân bằng $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{NaClO} + \mathrm{H_2O}$ và chỉ ra chất oxi hoá, chất khử.

Giải. $\mathrm{Cl^0} + \mathrm{1e} \rightarrow \mathrm{Cl^{-1}}$ (tạo $\mathrm{NaCl}$); $\mathrm{Cl^0} \rightarrow \mathrm{Cl^{+1}} + \mathrm{1e}$ (tạo $\mathrm{NaClO}$). Số $e$ bằng nhau nên $1\ \mathrm{NaCl} : 1\ \mathrm{NaClO}$, cần $2\ \mathrm{Cl}$, tức $1\ \mathrm{Cl_2}$. Na: $2\ \mathrm{NaOH}$; H và O khớp với $1\ \mathrm{H_2O}$. Phương trình: $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{2NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{NaClO} + \mathrm{H_2O}$. Cả chất oxi hoá và chất khử đều là $\mathrm{Cl_2}$.

Sục $2{,}479$ L $\mathrm{Cl_2}$ (đkc) vào $100$ mL dung dịch $\mathrm{NaOH}$ $2{,}0$ M ở nhiệt độ thường. Tính nồng độ các chất trong dung dịch sau phản ứng (coi thể tích không đổi).

Giải. $n(\mathrm{Cl_2}) = 2{,}479 / 24{,}79 = 0{,}1$ mol; $n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}1 \times 2{,}0 = 0{,}2$ mol. Tỉ lệ $0{,}1 : 0{,}2 = 1 : 2$ đúng bằng hệ số: vừa đủ. $n(\mathrm{NaCl}) = n(\mathrm{NaClO}) = 0{,}1$ mol, mỗi chất nồng độ $0{,}1 / 0{,}1 = 1{,}0$ M.

Sục $1{,}2395$ L $\mathrm{Cl_2}$ (đkc) vào $100$ mL dung dịch $\mathrm{NaOH}$ $2{,}0$ M, nhiệt độ thường. Tính nồng độ các chất trong dung dịch.

Giải. $n(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}05$ mol; $n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}2$ mol. $\mathrm{Cl_2}$ hết (cần $0{,}1$ mol $\mathrm{NaOH}$). $n(\mathrm{NaCl}) = n(\mathrm{NaClO}) = 0{,}05$ mol, mỗi chất $0{,}5$ M; $\mathrm{NaOH}$ dư $0{,}2 - 0{,}1 = 0{,}1$ mol, nồng độ $1{,}0$ M.

Với dữ kiện ở ví dụ 2, tính khối lượng $\mathrm{NaClO}$ và số mol electron mà $\mathrm{Cl_2}$ đã trao đổi.

Giải. $m(\mathrm{NaClO}) = 0{,}1 \times 74{,}5 = 7{,}45$ g. Mỗi phân tử $\mathrm{Cl_2}$ có $1$ nguyên tử nhường $1e$ (tạo $\mathrm{ClO^-}$) và $1$ nguyên tử nhận $1e$ (tạo $\mathrm{Cl^-}$); số mol electron nhường (cũng là nhận) bằng $n(\mathrm{NaClO}) = 0{,}1$ mol.

Sục $3{,}7185$ L $\mathrm{Cl_2}$ (đkc) vào $100$ mL dung dịch $\mathrm{NaOH}$ $2{,}0$ M. Chất nào dư, dư bao nhiêu? Tính $n(\mathrm{NaClO})$.

Giải. $n(\mathrm{Cl_2}) = 3{,}7185 / 24{,}79 = 0{,}15$ mol; $n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}2$ mol. $\mathrm{Cl_2}$ cần $0{,}2 / 2 = 0{,}1$ mol, nên $\mathrm{NaOH}$ hết, $\mathrm{Cl_2}$ dư $0{,}05$ mol ($1{,}2395$ L). $n(\mathrm{NaClO}) = 0{,}1$ mol.

Vì sao nước chlorine đựng trong lọ tối màu thì giữ được tác dụng lâu hơn? Vì sao nó làm mất màu giấy quỳ ẩm?

Giải. Ánh sáng phân huỷ $\mathrm{HClO}$ ($\mathrm{2HClO} \rightarrow \mathrm{2HCl} + \mathrm{O_2}$), kéo cân bằng $\mathrm{Cl_2} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HCl} + \mathrm{HClO}$ sang phải làm mất dần $\mathrm{Cl_2}$; để trong tối thì $\mathrm{HClO}$ giữ được. Quỳ ẩm mất màu vì $\mathrm{HClO}$ oxi hoá chất màu.