Một thí nghiệm được tiến hành như sau: Cho vào ống nghiệm khô một vài tinh thể KMnO4, nhỏ tiếp vào ống vài giọt dung dịch HCl đậm đặc. Đậy kín ống nghiệm bằng nút cao su có đính một băng giấy màu ẩm (như hình vẽ).
a) Hãy nêu hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm, giải thích?
b) Một số học sinh trong quá trình làm thí nghiệm trên thấy nút cao su bị bật ra. Em hãy nêu nguyên nhân và cách khắc phục.
c) Em hãy nêu một giải pháp để hạn chế tối đa khí Cl2 thoát ra môi trường sau khi làm xong thí nghiệm trên và giải thích cách làm.
d) Trong thí nghiệm trên ta không thể thay KMnO4 bằng chất nào trong số các chất sau đây: MnO2, KClO3, KNO3, H2SO4 đặc, tại sao?
Câu trả lời tốt nhất
(a) Hiện tượng: Khí trong ống nghiệm có màu vàng, băng giấy màu bị mất màu:
2KMnO4 + 16HCl —> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
Cl2 + H2O ⇋ HCl + HClO
HClO có tính oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa các chất có màu thành chất đơn giản không màu, vì vậy giấy màu bị mất màu.
(b) Nút cao su bật ra do phản ứng sinh ra chất khí (Cl2) làm áp suất trong ống tăng lên, đẩy nút ra. Để khắc phục bằng tình trạng này nên thay nút cao su đặc kín bằng nút cao su có ống dẫn khí (khí được dẫn vào dung dịch kiềm để đảm bảo Cl2 không thoát ra ngoài môi trường).
(c) Giải pháp như trên đã nêu (dùng nút cao su có ống dẫn khí vào dung dịch kiềm), ngoài ra chỉ cần dùng một lượng KMnO4, HCl rất nhỏ để phản ứng kết thúc sớm, lượng Cl2 ít.
(d) Có thể thay thế KMnO4 bằng MnO2 (cần đun nóng), KClO3:
MnO2 + 4HCl (t°) —> MnCl2 + Cl2 + 2H2O
KClO3 + 6HCl —> KCl + 3Cl2 + 3H2O
Không thể thay thế KMnO4 bằng H2SO4 đặc, KNO3 vì hai chất này không oxi hóa được HCl thành Cl2.