Mời quý phụ huynh và các em học sinh cùng DapAnHay tìm hiểu về các nguyên tố nhóm VIA thông qua nội dung bài học Bài 21: Nhóm Halogen SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức được trình bày cụ thể và chi tiết bên dưới đây.
- Nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học còn gọi là nhóm halogen, gồm sáu nguyên tố: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At) và tennessine (Ts). Bốn nguyên tố F, G, Br và T tồn tại trong tự nhiên, còn At và Ts là các nguyên tố phóng xạ.
- Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, phần lớn ở dạng muối halide, phổ biến nhu calcium fluoride, sodium chloride.
Bảng 21.1. Nồng độ các ion halide trong nước biển
- Trong cơ thể người, nguyên tố chlorine có trong máu và dịch vị dạ dày (ở dạng ion Cl-), nguyên tố iodine có tuyến giáp (ở dạng hợp chất hữu cơ).
Hình 21.1. Rong biển chứa nguyên tố iodine
Các nguyên tố halogen tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, phổ biến là muối của fluorine và chlorine. |
---|
- Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dễ nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm gần nhất:
ns2np5 + 1e → ns2np6
- Do vậy, số oxi hoá đặc trưng của các halogen trong hợp chất là -1.
- Tuy nhiên, khi liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn, các halogen có thể có các số oxi hoá dương: +1, +3, +5, +7 (trừ fluorine có độ âm điện lớn nhất, nên fluorine luôn có số oxi hoá bằng -1 trong mọi hợp chất).
- Trạng thái tồn tại, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy (tnc), nhiệt độ sôi (ts) của halogen được trình bày ở Bảng 21.2:
Bảng 21.2. Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng từ F2 đến I2 do:
+ Tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.
+ Khối lượng phân tử tăng.
- Ở điều kiện thường, các halogen ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ như alcohol, benzene. Trong y học, dung dịch iodine loãng trong ethanol được dùng làm thuốc sát trùng.
- Bromine gây bỏng sau khi tiếp xúc với da. Hít thở không khí có chứa halogen với nồng độ vượt ngưỡng cho phép làm tổn hại niêm mạc tế bào đường hô hấp, gây co thắt phế quản, khó thở.
- Halogen là các phi kim điển hình, có tính oxi hoá mạnh, tính oxi hoá giảm dần từ fluorine đến iodine.
a. Tác dụng với kim loại
- Các halogen phản ứng trực tiếp với nhiều kim loại, tạo muối halide.
- Sodium nóng chảy sẽ cháy với ngọn lửa sáng chói trong khi chlorine, tạo thành sodium chloride: 2Na + Cl2 → 2NaCl
- Dây sắt (iron) nung đỏ sẽ bốc cháy trong khi chlorine, tạo thành khói màu nâu đỏ là iron(III) chloride (Hình 21.5): 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Hình 2.5. Chlorine tác dụng với dây sắt (iron) nhiệt độ cao
b. Tác dụng với hydrogen
- Các halogen phản ứng với hydrogen, tạo thành hydrogen halide.
Bảng 21.3. Một số đặc điểm của phản ứng giữa halogen và hydrogen
- Mức độ phản ứng của các halogen với hydrogen giảm dần khi đi từ fluorine đến iodine, phù hợp với tính oxi hoá của các halogen giảm dần từ F2 đến I2
c. Tác dụng với nước
- Khi tan vào nước, một phần Cu tác dụng với nước tạo thành HCl (hydrochloric acid) và HClO (hypochlorous acid): Cl2 + H2O ⇔ HCl + HClO
- Hypochlorous acid có tính oxi hoá mạnh nên chlorine trong nước có khả năng diệt khuẩn, tẩy màu và được ứng dụng trong khử trùng nước sinh hoạt.
d. Tác dụng với dung dịch kiềm
- Chlorine phản ứng với dung dịch kiềm ở điều kiện thường, tạo thành nước Javel (Gia-ven): Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
- Nước Javel (chứa NaClO (sodium hypochlorite), NaCl và một phần NaOH dư) được dùng làm chất tẩy rửa, khử trùng.
- Khi đun nóng, Cl2 phản ứng với dung dịch kiềm tạo thành muối chlorate: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O
- Potassium chlorate là chất oxi hoá mạnh, được sử dụng chế tạo thuốc nồ, hỗn hợp đầu que diêm,...
e. Tác dụng với dung dịch halide
- Chlorine có thể oxi hoá ion Br- trong dung dịch muối bromide và ion I- trong dung dịch muối iodide, bromine có thể oxi hoá ion I- trong dung dịch muối iodide.
Cl + 2NaBr- → NaCl + Br2
Br2 + 2Nal → 2NaBr + I2
- Trong công nghiệp, phản ứng giữa chlorine và ion bromide được ứng dụng để điều chế bromine từ nước biển.
Các đơn chất halogen từ fluorine đến iodine: - Nhiệt độ nóng chảy tăng dần, nhiệt độ sôi tăng dần. - Là phi kim điển hình, tính oxi hoá giảm dần. |
---|
- Năm 1774, C. W Scheele (Se-lơ), nhà hoá học người Thụy Điển, điều chế được chlorine khi cho quặng pyrolusite (MnO2) tác dụng với hydrochloric acid đặc: MnO2 + 4HCl (đặc) → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
- Ngày nay, phản ứng trên vẫn được dùng khi cần điều chế khi Cl2 trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, còn có thể thay MnO2 bằng KMnO4 rắn để điều chế khí C: 2KMnO4 + 16HCl (đặc) → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
- Trong công nghiệp, chlorine được sản xuất ở nhiệt độ thường bằng cách điện phân dung dịch muối ăn bão hoà, có màng ngăn giữa các điện cực: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
Bài 1: Trong tự nhiên, một số phi kim như carbon, nitrogen, oxygen tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất, còn các halogen đều chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Vì sao có sự khác biệt này?
Hướng dẫn giải
- Các nguyên tố halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên do nguyên tử của các nguyên tố này hoạt động hóa học rất mạnh
- Halogen có ái lực electron lớn. Nguyên tử halogen X với 7 electron lớp ngoài cùng
→ Dễ dàng nhận thêm 1 electron để tạo thành ion âm X- có cấu hình electron của khí hiếm
→ Các halogen mau chóng tạo liên kết với các nguyên tử nguyên tố khác
Bài 2: Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X, Y là hai nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử ZX < ZY) vào dung dịch AgNO3 (dư), thu được 8,61 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là
A. 47,2 %
B. 52,8
C. 58,2%
D. 41,8%
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Giả sử Y không phải Flo
Gọi CTTB của X và Y là X
NaX → AgX
23 + X → 108 + X (g)
6,03 → 8,61 (g)
8,61.(23 + X) = 6,03. (108 + X)
X = 175,3 (Loại)
X là Clo, Y là Flo
Kết tủa chỉ gồm AgCl; nAgCl = nNaCl = 8,61 : 143,5 = 0,06 mol
% mNaCl = 0,06.58,5 : 6,03. 100% = 58,2% ⇒ % mNaF = 41,2%
Bài 3: Đốt cháy 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al trong khí Cl2 dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40,3 gam hỗn hợp muối. Thể tích khí Cl2 (đktc) đã phản ứng là
A. 8,96 lít.
B. 6,72 lít.
C. 17,92 lít.
D. 11,2 lít.
Hướng dẫn giải
Đáp án: A
Bảo toàn khối lượng: mCl2 = mmuối – mkim loại = 28,4g
⇒ VCl2 = (28,4:71). 22,4 = 8,96l
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Nêu được trạng thái tự nhiên của các nguyên tố halogen.
- Mô tả được trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chặt halogen.
- Giải thích được sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen dựa vào tương tác van der Waals.
- Trình bày được xu hướng các halogen nhận thêm 1 electron (từ kim loại) hoặc dùng chung electron (với phi kim) để tạo hợp chất ion hoặc hợp chất cộng hoá trị dựa theo cấu hình electron.
- Giải thích được xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen.
- Viết được phương trình hoá học của phản ứng tự oxi hoá - khử của chlorine.
- Thực hiện được (hoặc quan sát video) một số thí nghiệm chứng minh tính oxi hoá mạnh của các halogen và so sánh tính oxi hoá của các halogen trong nhóm VIIA.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 21 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Hỗn hợp X gồm NaBr và NaI. Cho hỗn hợp X tan trong nước thu được dung dịch A. Nếu cho brom dư vào dung dịch A, sau phản ứng hoàn toàn, cô cạn thấy khối lượng muối khan thu được giảm 7,05 gam. Nếu sục khí clo dư vào dung dịch A, phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thấy khối lượng muối khan giảm 22,625 gam. Thành phần % khối lượng của một chất trong hỗn hợp X là:
Đốt cháy 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al trong khí Cl2 dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40,3 gam hỗn hợp muối. Thể tích khí Cl2 (đktc) đã phản ứng là
Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X, Y là hai nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử ZX < ZY) vào dung dịch AgNO3 (dư), thu được 8,61 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 21để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi 1 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 107 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 5 trang 108 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 108 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 6 trang 109 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 109 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 7 trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 8 trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 9 trang 111 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
Hỗn hợp X gồm NaBr và NaI. Cho hỗn hợp X tan trong nước thu được dung dịch A. Nếu cho brom dư vào dung dịch A, sau phản ứng hoàn toàn, cô cạn thấy khối lượng muối khan thu được giảm 7,05 gam. Nếu sục khí clo dư vào dung dịch A, phản ứng hoàn toàn, cô cạn dung dịch thấy khối lượng muối khan giảm 22,625 gam. Thành phần % khối lượng của một chất trong hỗn hợp X là:
Đốt cháy 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al trong khí Cl2 dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40,3 gam hỗn hợp muối. Thể tích khí Cl2 (đktc) đã phản ứng là
Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X, Y là hai nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử ZX < ZY) vào dung dịch AgNO3 (dư), thu được 8,61 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là
Nguyên tố halogen có bán kính nguyên tử lớn nhất là
Nguyên tử nguyên tố X có tổng số electron ở các phân lớp p là 11. Nguyên tố X là
Bán kính nguyên tử của các nguyên tố nhóm halogen tăng dần theo thứ tự sau:
Khối lượng Brom cần dùng để phản ứng vừa đủ với dung dịch chứa 30 gam NaI là
Chất A là muối canxi halogenua. Cho dung dịch chứa 0,2 gam A tác dụng với lượng dư dung dịch bạc nitrat thì thu được 0,376 gam kết tủa bạc haogenua. Hãy xác định công thức chất A
Trong việc sản xuất brom từ các bromua có trong tự nhiên, để thu được 1 tấn brom phải cần dùng 0,6 tấn clo. Hiệu suất của quá trình điều chế brom là?
Tính lượng Cl2 biết sục khí clo (Cl2) dư vào dung dịch chứa muối NaBr và KBr thu được muối NaCl và KCl, đồng thời thấy khối lượng muối giảm 4,45 gam so với ban đầu.
Kể tên một số hợp chất phổ biến của halogen trong tự nhiên
Tra cứu số liệu Bảng 6.1, Bảng 6.2 và Hình 6.2 để hoàn thành bảng mô tả một số đặc điểm cấu tạo của các nguyên tử halogen theo mẫu sau:
Nguyên tử | Lớp electron ngoài cùng | Bán kính nguyên tử | Độ âm điện |
Fluorine | ? | ? | ? |
Chlorine | ? | ? | ? |
Bromine | ? | ? | ? |
Iodine | ? | ? | ? |
Từ bảng số liệu thu được, hãy:
a) Giải thích tại sao nguyên tử halogen có xu hướng nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại, hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử phi kim, để hình thành liên kết.
b) Nêu và giải thích xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử, độ âm điện của các nguyên tử halogen. Từ đó dự đoán xu hướng biến đổi tính oxi hóa từ F đến I
c) Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng và độ âm điện, giải thích tại sao nguyên tử fluorine chỉ có số oxi hóa -1 trong các hợp chất?
Tham khảo Bài 12 (Liên kết cộng hóa trị) hãy:
a) Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử halogen bằng công thức electron
b) Liên kết trong phân tử halogen là liên kết cộng hóa trị phân cực hay không phân cực
c) Dựa vào bán kính nguyên tử (Hình 6.2), hãy dự đoán xu hướng biến đổi độ dài liên kết trong dãy các phân tử halogen
Xác định số oxi hóa của chlorine trong các chất sau: Cl2, HCl, HClO, HClO2, HClO3, HClO4
Từ các số oxi hóa của chlorine, hãy giải thích tại sao Cl2 vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử
Trong tự nhiên, các nguyên tố halogen tồn tại ở dạng hợp chất. Viết công thức một vài hợp chất của halogen thường được dùng trong thực tế
Nguyên tử halogen có thể nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại hoặc góp chung electron với nguyên tử phi kim
Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử NaCl và HCl để minh họa
Từ Bảng 21.2, nhận xét xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các halogen và giải thích.
Bảng 21.2. Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen
Xác định chất oxi hóa, chất khử trong phản ứng sodium và iron với chlorine, dùng mũi tên chỉ rõ sự nhường electron từ chất khử sang chất oxi hóa
Xét các phản ứng hóa học: H2(g) + X2(g) → 2HX(g) (X là các halogen)
Tra số liệu trong Bảng 12.2 để:
1. Giải thích xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen theo khả năng hoạt động của các halogen
2. Dựa vào số liệu năng lượng liên kết H-X, giải thích xu hướng phản ứng giảm dần từ F2 đến I2
Một nhà máy nước sử dụng 5 mg Cl2 để khử trùng 1 L nước sinh hoạt. Tính khối lượng Cl2 nhà máy cần dùng để khử trùng 80 000 m3 nước sinh hoạt
Tìm hiểu tính tẩy màu của khí chlorine ẩm
Tiến hành:
Đính một mẩu giấy màu ẩm vào thanh kim loại gắn với nút đậy bình tam giác. Sau đó, đưa mầu giấy vào bình tam giác chứa khí chlorine (Hình 21.6).
Hình 21.6. Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm
Quan sát hiện tượng và trả lời câu hỏi:
1. Nhận xét màu của mẩu giấy trước và sau khi cho vào bình tam giác. Giải thích
2. Xác định vai trò của chlorine trong phản ứng với nước, tại sao nói chlorine tự oxi hóa – tự khử trong phản ứng này?
Khí Cl2 phản ứng với dung dịch sodium hydrogen nóng tạo thành sodium chlorine, sodium chlorate và nước
Lập phương trình hóa học của phản ứng trên theo phương pháp thăng bằng electron, chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử
Phản ứng thế của một số muối halide
Chuẩn bị: 3 ống nghiệm, dung dịch NaBr, dung dịch NaI, nước Cl2, nước Br2 loãng.
Tiến hành:
- Lấy khoảng 2 mL dung dịch NaBr vào ống nghiệm (1), 2 mL dung dịch NaI vào mỗi ống nghiệm (2) và (3)
- Thêm vào ống nghiệm (1) và (2) vài giọt nước Cl2, thêm vào ống (3) vài giọt nước Br2, lắc đều các ống nghiệm
Lưu ý: Cẩn thận không để nước Cl2, nước Br2 giây ra tay, quần áo
Hình 21.7. Phản ứng thế của một số muối halide
Quan sát sự thay đổi màu của dung dịch trong các ống nghiệm và trả lời câu hỏi:
1. Nhận xét sự thay đổi màu của dung dịch trong các ống nghiệm
2. So sánh tính oxi hóa của Cl2, Br2, I2
3. Hãy chọn một thuốc thử để chứng tỏ có sự tạo thành I2 khi cho nước chlorine (hoặc nước bromine) tác dụng với dung dịch sodium iodine
Viết phương trình hóa học minh họa tính oxi hóa giảm dần trong dãy Cl2, Br2, I2
Khi sản xuất chlorine trong công nghiệp, NaOH và H2 được tạo thành ở cực âm, còn Cl2 được tạo thành từ cực dương. Tại sao cần sử dụng màng ngăn xốp để ngăn cách 2 điện cực?
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *