Kiến thức trọng tâm bài 17 Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA - Halogen 1. Vị trí, cấu hình electron nguyên tử và đặc điểm c...
Kiến thức trọng tâm bài 17 Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA - Halogen
1. Vị trí, cấu hình electron nguyên tử và đặc điểm cấu tạo phân tử các đơn chất nhóm VIIA - Halogen.
a. Một số đặc điểm của các nguyên tố nhóm VIIA (nhóm halogen)
- Mỗi nguyên tử nguyên tố nhóm VIIA đều có 7 electron lớp ngoài cùng dạng ns2np5. Vì vậy, chúng là các phi kim.
- Do có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chưa đạt cấu hình bền vững như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một cặp electron để hình thành phân tử.
- Các nguyên tố nhóm VIIA: F (flo), Cl (clo), Br (brom), I (iod), At (astatin)
- Gọi chung là halogen – nghĩa là “tạo muối”
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng: ns²np⁵
- Mỗi nguyên tử halogen cần nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình bền → rất hoạt động hóa học.
2. Tính chất vật lí các đơn chất nhóm VIIA - Halogen.
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng bởi tương tác van der Walls giữa các phân tử. từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng, làm tăng tương tác van der Walls, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng.
Ghi nhớ: Trạng thái vật lý biến đổi từ khí → lỏng → rắn khi đi từ trên xuống dưới nhóm.
Tính tan:
- Không tan hoặc tan rất ít trong nước.
- Tan tốt trong dung môi hữu cơ như benzen, CCl₄.
Màu trong dung môi hữu cơ (ví dụ: benzen):
- Cl₂ → Màu trong benzen: Vàng nhạt
- Br₂→ Màu trong benzen: Cam
- I₂→ Màu trong benzen: Tím
3. Tính chất hóa học của các đơn chất nhóm Halogen (F,CL,Br,I,At).
- Halogen có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2np5, nên nguyên tử có xu hướng nhận thêm 1 electron hoặc dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm tương ứng.
Sơ đồ tổng quát: X + 1e → X–
- Halogen là các phi kim điển hình, có tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine.
- Khả năng oxi hóa giảm dần từ F₂ → Cl₂ → Br₂ → I₂.
a. Tác dụng với kim loại
Các đơn chất halogen phản ứng trực tiếp với nhiều kim loại, tạo muối halide thể hiện ở các mức độ khác nhau:
- Fluorine tác dụng được với tất cả kim loại. Ví dụ:
2Ag + F2 → 2AgF
- Chlorine tác dụng hầu hết kim loại (từ Au và Pt). Ví dụ:
2Fe + Cl2 → 2FeCl3
2Na + Cl2 → 2NaCl
- Bromine phản ứng với nhiều kim loại, nhưng khả năng phản ứng yếu hơn so với fluorine và chlorine. Ví dụ:
2Na + Br2 → 2NaBr
Fe + (3/2)Br2 → FeBr 3
- Iodine phản ứng với kim loại yếu hơn so với bromine, chlorine và fluorine. Ví dụ trong phản ứng với aluminium, bromine phản ứng mạnh ở điều kiện thường, iodine cần nước làm chất xúc tác để phản ứng xảy ra:
2Al + 3I2 (H2O)→ 2AlI3
b. Tác dụng với hydrogen
Các halogen phản ứng với hydrogen, tạo thành hydrogen halide.
- Mức độ phản ứng của các halogen với hydrogen giảm dần khi đi từ fluorine đến iodine, phù hợp với tính oxi hóa của các halogen giảm dần từ F2 đến I2.
- Cường độ phản ứng: F₂ phản ứng rất mãnh liệt → I₂ phản ứng yếu.
- Các phản ứng đều tạo phân tử HX. Giá trị năng lượng liên kết H–X giảm dần làm cho độ bền nhiệt của các phân tử giảm dần từ HF đến HI. Trong đó, phân tử HI có độ bền nhiệt thấp, dễ bị phân hủy một phần để tái tạo lại iodine và hydrogen.
H2 +Cl2(as)→ 2HCl
𝐻2+𝐼2⇌2𝐻𝐼(thuận nghịch)
c. Tác dụng với nước
- Fluorine phản ứng mạnh với nước, bốc cháy trong hơi nước nóng:
2F2 + 2H2O → 4HF + O2
- Chlorine và bromine tác dụng chậm với nước, tạo thành hydrohalic acid và hypohalous acid, khả năng phản ứng với nước của bromine khó khăn hơn. Iodine phản ứng rất chậm với nước tạo iodic acid:
Hypochlorous acid (HClO) có tính oxi hóa 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.
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
Nước Javel (chứa NaClO, 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 (t0)→ 5KCl + KClO3 + 3H2O
Potassium chlorate là chất oxi hóa mạnh, được sử dụng chế tạo thuốc nổ, hỗn hợp đầu que diêm,…
3. Tác dụng với dung dịch muối halide
(1) Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2
Chlorine oxi hóa ion bromide thành bromine, dung dịch bromine có màu vàng.
(2) Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2
Bromine oxi hóa ion iodide thành iodine, I2 tan tốt trong dung dịch NaI, dung dịch sẫm màu. Iodine kết hợp với hồ tinh bột sẽ tạo thành dung dịch màu đen tím.
(Cl₂ mạnh hơn Br⁻ nên đẩy Br₂ ra khỏi dung dịch)
Ví dụ 1:
Cho khí clo đi qua dung dịch kali bromua, hiện tượng xảy ra?
Giải:
Clo oxi hóa ion Br⁻ thành Br₂ → dung dịch chuyển màu vàng nâu.
Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2
Ví dụ 2:
Viết phương trình phản ứng giữa brom với sắt (III)?
Giải:
2Fe+3Br2 →2FeBr3
4. Điều chế Cl2
a. Phòng thí nghiệm
- Cho dung dịch HCl đặc tác dụng với các chất oxi hóa mạnh: MnO2, KMnO4, K2Cr2O7,…
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
b. Trong công nghiệp
2NaCl + 2H2O(dpdd,mn) → 2NaOH + Cl2 + H2
Qua việc khám phá chi tiết các tính chất vật lí và hóa học của các đơn chất nhóm Halogen - VIIA (Fluorine (F2), Chlorine (Cl 2), Bromine (Br2), Iodine (I2)), chúng ta có thể thấy một bức tranh rõ nét về sự đa dạng và tầm quan trọng của nhóm nguyên tố này.
Các đơn chất Halogen không chỉ là những thành phần cơ bản của hóa học mà còn là những chất phản ứng đa năng với vô số ứng dụng thiết yếu trong cuộc sống hiện đại. Từ việc khử trùng nước bằng Clo, làm chất chống dính với Fluorine, đến sản xuất dược phẩm và chất chống cháy với Bromine, hay vai trò thiết yếu của Iodine trong y tế, mỗi Halogen đều đóng góp một phần không thể thiếu vào sự phát triển của công nghiệp, y học và nâng cao chất lượng cuộc sống con người. Việc hiểu sâu sắc về tính chất của chúng là chìa khóa để tiếp tục khám phá và tận dụng tối đa tiềm năng của nhóm nguyên tố đặc biệt này.
Xem thêm:
Hóa 10 Halogen - Đơn chất nhóm Halogen - Hóa học 10 Chân trời sáng tạo.
Halogen Hóa 10 - Tính chất hóa học của các đơn chất nhóm Halogen (F,CL,Br,I,At).
Toán Hỗn Hợp 2 Halogen Liên Tiếp | Cách Xác Định Tên 2 Halogen Liên Tiếp.
Thứ Tự Nhận Biết Các Dung Dịch Trong Nhóm Halogen.
Giải thích một số hiện tượng nhận biết Halogen - Hóa học 10 chân trời sáng tạo.
Hidro Clorua (Hydrogen chlorine - khí HCl) ; Axit Clohidric (Hydrochloric acid - acid HCl); Muối Clorua (Muối chloride) - Hydrogen halide Hóa 10.
Hợp Chất Chứa Oxi Của Clo (Hợp Chất Chứa Oxygen Của Chlorine) - Hóa Học 10 Halogen.
Một số câu hỏi thực hành thí nghiệm về Halogen.
Hóa học 10 chương 7 Nguyên tố nhóm VIIA – Halogen.
Hóa học 10 chân trời sáng tạo.
Luyện thi tốt nghiệp trung học phổ thông quốc gia môn hóa học.
COMMENTS