1. Tính chất của của từng thành phần trong phản ứng:
– Phản ứng hóa học: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2– Đặc điểm của NaCl: Natri Clorua là một chất rắn tinh khiết không màu hoặc màu trắng. Nó là một chất điện li mạnh và có khả năng hoàn toàn phân li trong nước, tạo thành các ion dương và âm. Vì Natri Clorua là muối của một bazo mạnh và một axit mạnh, nó có tính trung tính và do đó tương đối khó tác dụng hóa học với các chất khác.
- Tính chất của nước: Nước, còn được gọi là H2O, là một chất có thể tồn tại dưới dạng lỏng, không màu, không mùi và không vị. Nước có khả năng tác dụng với một số kim loại như Li, Na, K, Ca... để tạo thành bazơ và khí H2; khi tác dụng với oxit bazơ, nước tạo thành bazơ tương ứng (có nhóm OH kết hợp với kim loại). Dung dịch bazơ sẽ làm cho quỳ tím chuyển sang màu xanh. Ngược lại, khi nước tác dụng với oxit axit, sẽ tạo thành axit tương ứng. Quỳ tím sẽ chuyển sang màu đỏ khi nhúng vào dung dịch axit.
- Tính chất của NaOH (Natri hidroxit), được gọi là Natri Hydroxide hoặc Sodium Hydroxide hoặc còn có tên thông dụng là xút, là một hợp chất vô cơ của natri. NaOH hầu hết tồn tại dưới dạng rắn, có màu trắng, không mùi và khi hòa tan trong nước, tạo thành dung dịch bazơ mạnh. NaOH là một hợp chất với liên kết giữa Na+ và OH-, mang tính chất kiềm. Dung dịch NaOH có tính nhờn, có thể gây hư hỏng vải, giấy và gây ăn mòn da. NaOH được rộng rãi ứng dụng trong các ngành công nghiệp như xử lý nước, sản xuất giấy, dệt may, sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, luyện nhôm, tạo sợi tổng hợp,...
- Cl2, tên gọi Clo, là một chất khí độc có mùi khá khó chịu. Nó có màu vàng nhạt và lớn hơn không khí. Clo có khả năng hòa tan trong nước một cách vừa phải, tạo ra dung dịch màu vàng mờ. Nó cũng là một chất oxi hóa mạnh và tham gia dễ dàng vào nhiều phản ứng. Ngoài ra, Clo có thể hòa tan vào nhiều dung môi hữu cơ.
- H2, tên gọi Hidro, là một nguyên tố phổ biến và chiếm phần lớn tổng khối lượng của vũ trụ và số lượng nguyên tử trên Trái Đất. Hidro thường tồn tại ở dạng nguyên tử ở các tầng cao của không khí Trái Đất. Ở điều kiện thông thường, Hidro tồn tại dưới dạng phân tử H2, gồm có 2 nguyên tử Hidro. Mặc dù là một chất khí, Hidro nhẹ hơn không khí 14,5 lần, do đó nó chỉ tồn tại ở các tầng cao của không khí Trái Đất. Ngoài ra, Hidro cũng có thể tồn tại dưới dạng hợp chất. Mặc dù không màu, không mùi và ít tan trong nước, Hidro lại hòa tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Hidro dễ cháy và tạo ra hơi nước khi được đốt cháy.
2. Điều kiện xảy ra phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2:
2.1. Cơ chế hoạt động của phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2:
Để phân tích điều kiện phản ứng một cách tốt hơn, chúng ta cần hiểu rõ cơ chế diễn ra của quá trình.2. Điều kiện xảy ra phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2:
2.1. Cơ chế hoạt động của phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2:
NaCl + H2O, từ đầu tiên quá trình sẽ bắt đầu bằng việc một phân tử nước tác động lên một phân tử NaCl. Liên kết ion giữa hai nguyên tử natri (Na+) và clo (Cl-) trong NaCl sẽ bị phá vỡ nhờ nước cung cấp các ion hydroxyl (OH-) và hydroni (H+).Bởi vì trong H20 có tính ion hóa nên xảy ra quá trình phá vỡ liên kết. Ion hydroxyl cùng với với ion natri kết hợp với nhau để tạo thành natri hydroxit (NaOH), trong khi ion hydroni sẽ kết hợp với ion clo để tạo thành clo (Cl2). Cùng lúc đó, phân tử nước khác sẽ tiếp tục tác động và cung cấp proton (H+) và electron (e-) để tạo thành hidro (H2). Quá trình này xảy ra nhờ quá trình khử trong môi trường chứa nước và NaCl. Tóm lại, phản ứng NaCl + H2O hoạt động thông qua cơ chế phá vỡ liên kết ion trong NaCl và tạo ra natri hydroxit (NaOH), clo (Cl2) và hidro (H2).
2.2. Điều kiện hình thành phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2:
Vậy để hình thành phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2 thì cần điều kiện gì?--> Để hình thành phản ứng NaCl + H2O → NaOH + Cl2 + H2, cần có môi trường chứa nước và NaCl.
Có thể thấy phản ứng trên tạo ra ba sản phẩm bao gồm: natri hydroxit (NaOH), clo (Cl2) và hidro (H2). NaOH, Cl2 và H2 đều là những thành phần được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất và y tế, cụ thể: Natri hydroxit được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và hóa học. Clo là một chất diệt khuẩn mạnh và có ứng dụng rộng trong quá trình khử trùng. Hidro được ứng dụng nhiều trong công nghiệp và nghiên cứu. Vì vậy để tạo nên các sản phẩm trên thì phương pháp được sử dụng phổ biến là điện phân có màng ngăn dung dịch NaCl.
2.3. Phương pháp điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn:
Điện phân NaCl là quá trình đưa dòng điện chạy qua dung dịch NaCl. Khi quá trình này diễn ra, dung dịch muối NaCl sẽ bị phân ly thành Na+ và Cl–. Các ion Na+ sẽ di chuyển về cực âm (catot) và Cl– sẽ di chuyển về cực dương (anot). Đây là một phương pháp rất phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Cụ thể:Khi NaCl nóng chảy, Natri và Clo sẽ tách ra thành Na+ và Cl-.
Dưới tác động của điện trường, ion âm di chuyển đến điện cực âm, ion dương di chuyển đến điện cực dương.
Ở cực dương (Anot) xảy ra sự oxy hóa: 2Cl– → Cl2 + 2e–
Ở cực âm (Catot) xảy ra sự khử: 2Na+ + 2e– → 2Na
3. Ứng dụng của phản ứng:
Phản ứng NaCl + H2O đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp và ngành y tế.Natri hydroxit (NaOH) là một chất hóa học quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. NaOH là thành phần chính trong nước tẩy Javen, một sản phẩm được sử dụng để tẩy rửa, khử khuẩn, và sát trùng quần áo, vải trong gia đình, bệnh viện, và nhà vệ sinh công cộng. Trong lĩnh vực y học và dược phẩm, NaOH được sử dụng để chế tạo các sản phẩm thuốc chống đông máu và thuốc giảm cholesterol. NaOH cũng được công nhận và ứng dụng trong ngành sản xuất mỹ phẩm nhờ khả năng hút nước. Nó có vai trò làm dung môi trung hòa các hoạt chất, cân bằng độ pH, và tạo bọt trong các sản phẩm dưỡng tóc và chăm sóc tóc. Đối với mục đích sử dụng khác nhau, nhà sản xuất sẽ chế tạo NaOH với nồng độ phù hợp. Trong lĩnh vực năng lượng và nguyên liệu, NaOH được ứng dụng trong công đoạn chế tạo pin và ắc quy, và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện đi lại như xe máy, xe điện, cũng như trong ngành năng lượng dự phòng, khẩn cấp, và sản xuất tuabin gió.
Clo (Cl2) cũng có thể được sử dụng trong quá trình khử trùng nước sinh hoạt. Phương pháp này được biết đến rộng rãi vì nguyên liệu đơn giản, dễ thực hiện, và tiết kiệm. Chất khử trùng chứa clo có thể bảo vệ nước bằng cách tiêu diệt các vi khuẩn và mầm bệnh dưới nước. Trong ngành sản xuất các sản phẩm tẩy trắng vải sợi và bột giấy, Clo được áp dụng nhờ tính oxi hóa mạnh, khả năng tẩy trắng vải sợi và bột giấy, có ý nghĩa quan trọng trong quá trình sản xuất. Clo cũng là thành phần quan trọng trong việc điều chế nhựa PVC, chất dẻo, cao su, chất màu và điều chế nước Javen.
Hidro (H2) có ứng dụng trong việc lọc hóa dầu, sản xuất Methanol, dầu ăn và margarine. Trong phòng thí nghiệm, H2 được sử dụng làm chất xúc tác và chất điều chế. Vì khí hidro nhẹ hơn không khí, nên nó thường được sử dụng để bơm khí vào cầu bong bóng hoặc trong các thiết bị có cổng hơi. Hidro cũng được sử dụng làm nhiên liệu cho tàu vũ trụ do có khả năng cháy cao. Hiện nay, hidro được coi là một nguồn nhiên liệu sạch và an toàn cho môi trường. Nó cũng được đánh giá cao trong việc sản xuất điện và có thể thay thế xăng dầu trong các phương tiện giao thông và vận tải.
Câu 1:
4. Các bài tập liên quan và hướng dẫn lời giải:
Sản phẩm thu được khi tiến hành điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn là NaOH, O2 và HCl.B. Na, H2 và Cl2.
C. NaOH, H2 và Cl2.
D. Na và Cl2.
Đáp án: C
Câu 2:Tìm nhận định sai trong các câu dưới đây:
A. Điện phân dung dịch NaCl (điện cực trơ, có màng ngăn), thu được khí Cl2 ở anot.
B. Cho CO dư qua hỗn hợp Fe2O3 và CuO đun nóng, thu được Fe và Cu.
C. Nhúng thanh Zn vào dung dịch chứa CuSO4 và H2SO4, có xuất hiện ăn mòn điện hóa.
D. Kim loại dẻo nhất là Au, kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất là Hg.
E. Để điều chế kim loại nhôm người ta điện phân nóng chảy Al2O3.
Đáp án: B
Câu 3. Nhỏ từ từ từng giọt đến hết 60 ml dung dịch HCl 1M vào 200 ml dung dịch chứa K2CO3 0,2M và KHCO3 0,2M, sau phản ứng thu được số mol CO2 là:
A. 0,02.
B. 0,03.
C. 0,015.
D. 0,010.
Đáp án: A
Câu 4. Khi tiến hành điện phân dung dịch NaCl đến hết (sử dụng màng ngăn và điện cực trơ) với cường độ dòng điện là 1,61A, thời gian cần để hoàn thành quá trình là 60 phút. Nếu sau quá trình điện phân, ta thêm 0,03 mol H2SO4 vào dung dịch, thì lượng muối thu được là bao nhiêu?
A. 2,13 gam
B. 4,26 gam
C. 8,52 gam
D. 6,39 gam
Đáp án: B
Câu 5. Trong quá trình điện phân dung dịch NaCl ở cực âm xảy ra:
A. Sự khử phân tử nước
B. Sự oxi hoá ion Na+
C. Sự oxi hoá phân tử nước
D. Sự khử ion Na+
Đáp án: A
