Phản ứng MnO2 HCl được sử dụng để điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm. Vậy phản ứng này có phương trình hóa học và điều kiện phản ứng ra sao? Chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây nhé.
Phương trình hóa học MnO2 + HCl
Ta có phương trình hóa học khi cho MnO2 tác dụng với HCl như sau:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2+ 2H2O
Điều kiện xảy ra phản ứng MnO2 HCl
Phản ứng xảy ra khi có thêm nhiệt độ
Bản chất của MnO2 và HCl
Bản chất của MnO2
MnO2 có tên gọi là Mangan dioxit. Trong phản ứng hóa học giữa MnO2 HCl thì MnO2 đóng vai trò là chất oxi hoá.
Bởi vậy, khi MnO2 tan trong dung dịch axit thì sẽ không tạo muối kém bền của Mn+4 như phản ứng trao đổi thông thường mà tác dụng như chất oxi hóa.
Bản chất của HCl (Axit clohidric)
Trong phản ứng trên thì HCl đóng vai trò là chất khử. HCl là axit mạnh nên tác dụng được với oxit.
Cách điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm từ phản ứng MnO2 + HCl
Trong phòng thí nghiệm, để điều chế Clo người ta cho axit clohidric đặc phản ứng với một chất oxi hóa mạnh, có thể là mangan dioxit rắn hoặc kali pemanganat rắn,…Nếu dùng mangan dioxit thì cần xúc tác nhiệt độ để phản ứng xảy ra. Còn dùng kali pemanganat thì có thể đun hoặc không đun nóng.
Khí clo thu được sau phản ứng thường bị lẫn tạp chất là hơi nước và khí hiđro clorua. Bởi vậy, để thu được khí Clo nguyên chất thì người thực hiện sẽ dẫn khí qua các bình rửa khí có chứa dung dịch NaCl để giữ lại HCl và chứa H2SO4 đặc để hút hơi nước.
Các phản ứng điều chế khí Clo trong phòng thí nghiệm như sau:
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 6H2O
Trong công nghiệp, khí Clo lại được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy muối Natri clorua.
2NaCl → 2Na + Cl2
Hoặc điện phân dung dịch muối có màng ngăn như phản ứng dưới đây.
2NaCl + 2H2O → H2+ 2NaOH + Cl2
Bài tập liên quan đến phản ứng MnO2 HCl
Bài 1: Để điều chế Clo trong phòng thí nghiệm người ta dùng MnO2 với vai trò là:
A. Chất khử
B. Chất oxi hóa
C. Chất xúc tác
D. Vừa là chất oxi hóa, vừa khử.
Đáp án B
Câu 2. Để điều chế Clo trong phòng thí nghiệm cần dùng các hóa chất
A. KMnO4 và NaCl.
B. Điện phân nóng chảy NaCl.
C. MnO2 và dung dịch HCl đặc.
D. Cho H2 tác dụng với Cl2 có ánh sáng.
Đáp án C
Nguyên tắc điều chế clo trong phòng thí nghiệm là cho axit HCl đặc tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như MnO2, KMnO4, KClO3, CaOCl2, …
Do đó để điều chế clo trong phòng thí nghiệm, cần dùng các hóa chất MnO2 và dung dịch HCl đặc.
Phương trình phản ứng: MnO2 + 4HCl đặc → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
Bài 3. Nước clo là dung dịch có chứa những chất nào sau đây:
A. H2O, Cl2, HCl, HClO
B. HCl, HClO
C. Cl2, HCl, H2O
D. Cl2, HCl, HClO
Đáp án A
Phương trình hóa học là:
Cl2+ H2O ⇄ HCl + HClO
Do phản ứng thuận nghịch nên trong nước clo gồm các chất Cl2, H2O, HCl và HClO
Bài 4. Để thu được khí Cl2 tinh khiết thì sử dụng thêm các hóa chất nào sau đây:
A. H2SO4 đặc
B. Ca(OH)2
C. NaCl
D. H2O
Đáp án A
Để thu được khí Cl2 tinh khiết người ta sử dụng hóa chất H2SO4 đặc để loại bỏ hơi nước
Bài 5. Điều chế Clo từ MnO2 và HCl. Cho toàn bộ khí Cl2 điều chế được qua dung dịch NaI, sau phản ứng thấy có 25,4 gam I2 sinh ra. Khối lượng HCl đã dùng để điều chế đó là:
A. 7,3 gam
B. 9,1 gam
C. 12,5 gam
D. 14,6 gam
Đáp án D
Số mol của I2 là: nI2= 25,4/254 = 0,1 mol
Phương trình hóa học:
Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2
Vậy nCl2 = nI2= 0,1 mol
Theo phương trình hóa học điều chế khí Clo từ MnO2 HCl
MnO2 + 4HCl → MnCl2+ 2H2O + Cl2
Số mol của HCl sử dụng để điều chế là: nHCl = 4 x nCl2 = 4 x 0,1 = 0,4 mol
Khối lượng HCl cần dùng là: mHCl = 0,4. 36,5 = 14,6 g
Bài 6: Trong phòng thí nghiệm, người ta thường điều chế khí clo bằng cách nào dưới đây:
A. Điện phân nóng chảy NaCl.
B. Cho dung dịch HCl đặc tác dụng với MnO2, đun nóng.
C. Điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn.
D. Dùng F2 đẩy Cl2 ra khỏi dung dịch NaCl.
Đáp án B
Bài 7: Hỗn hợp khí X gồm Cl2, O2, CO2, SO2. Để thu được O2 tinh khiết, người ta dẫn X qua:
A. Nước brom
B. Dung dịch HCl
C. Dung dịch KOH
D. Nước clo
Đáp án C
Các phương trình phản ứng như sau:
2KOH + Cl2 → KCl + KClO + H2O
CO2 + 2KOH → K2CO3 + H2O
SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
Bài 8: Cho 29,2 gam HCl tác dụng hết với KMnO4 thu được V lít khí Cl2 (ở đktc). Giá trị của V là bao nhiêu?
A. 8,96
B. 11,20
C. 5,60
D. 17,92
Đáp án C
Phương trình hóa học: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Số mol của HCl là: nHCl = 29,2/36,5 = 0,8 (mol) ⇒ nCl2 = 0,8 x 5 / 16 = 0,25 (mol)
V = 0,25 x 22,4 = 5,6 (lít)
Bài 9: Cho 3,16 gam KMnO4 tác dụng với dung dịch HCl dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thì số mol HCl bị oxi hoá là
A. 0,02
B. 0,05
C. 0,1
D. 0,16
Đáp án D
Phương trình phản ứng: 2KMnO4+ 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Số mol của KMnO4 là: nKMnO4 = 3,16/158 = 0,02 (mol)
HCl có 2 phần, 1 là tạo môi trường, 2 là bị oxi hóa,
Mn7+ + 5e → Mn2+
2Cl- → Cl2 + 2e
Theo định luật bảo toàn e, ta có: nCl- khử = 5nMn7+ = 5. 0,02 = 0,1 mol
Số mol HCl bị oxi hóa là 0,1 mol
Tổng số mol HCl tham gia phản ứng là 0,16 mol
Trên đây là những thông tin về phản ứng MnO2 + HCl mà chúng tôi muốn gửi đến bạn đọc. Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn có được nhiều kiến thức bổ ích về môn hóa học để phục vụ cho công việc và học tập.
