BÀI 17. NGUYÊN TỐ VÀ ĐƠN CHẤT HALOGEN
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
HÓA HỌC 10
BÀI 17. NGUYÊN TỐ VÀ ĐƠN CHẤT HALOGEN
Ảnh
Mở đầu
Mở đầu
Ảnh
- Mở đầu:
Ảnh
Vì sao nước chlorine được sử dụng phổ biến để khử trùng, sát khuẩn?
I. Giới thiệu về nguyên tố nhóm VIIA
- Tìm hiểu
I. Giới thiệu về nguyên tố nhóm VIIA
Ảnh
Các nguyên tố nhóm VIIA gồm: flurine, chlorine, bromine, iodine và hai nguyên tố phóng xạ là astatine, tennessine. Một số đặc điểm của nguyên tố halogen được thể hiện trong bảng sau:
+) tiếp (I. Giới thiệu về nguyên tố nhóm VIIA)
Hình vẽ
+) Mỗi nguyên tử nhóm VIIA đều có 7 electron lớp ngoài cùng, dạng latex(ns^2np^5). Vì vậy chúng là các phi kim. +) Trong tự nhiên, các nguyên tố nhsm VIIA chủ yếu tồn tại ở dạng muối, do đó còn được gọi là nhóm halogen +) Một số dạng tồn tại của các nguyên tố halogen phổ biến trong tự nhiên được thể hiện trong bảng (17.2).
Ảnh
- Bảng 17.2. Một số dạng tồn tai trong tự nhiên của các nguyên tố halogen (- Bảng 17.2. Một số dạng tồn tai trong tự nhiên của các nguyên tố halogen)
Ảnh
II. Đơn chất halogen
1. Xu hướng biến đổi một số tính chất vật lí
II. Đơn chất halogen
1. Xu hướng biến đổi một số tính chất vật lí
Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen được thể hiện trong bảng sau:
Ảnh
- Kết luận
- Kết luận:
Hình vẽ
+) Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các đơn chất halogen tăng dần từ latex(F_2) đến latex(F_1). +) Thể của các halogen ở điều kiện thường biến đổi từ khí (fluorine, chlorine) đến lỏng (bromine) và rắn (iodine), phù hợp vưới xu hướng tăng khối lượng phân tử và sự tương tác giữa các phân tử. +) Màu sắc của các đơn chất halogen từ fluorine đến iodine cũng biến đổi theo xu hướng đậm dần.
- Lưu ý
- Lưu ý:
Ảnh
Khi phân tử latex(X_2) có kích thước càng lớn và càng nhiều electron thì mức độ chuyển động hỗn loạn của các electron càng cao. Vì vậy thường xuyên có sự phân bố không đề các electron tại một thời điểm nào đó, dễ làm xuất hiện các lưỡng cực tạm thời ở mỗi phân tử.
Minh họa tương tác van der Waals giữa hai phân tử iodine
Điều này sẽ làm tăng tương tác van der Waals giữa các phân tử halogen latex(X_2) với nhau.
- Luyện tập
Ảnh
- Luyện tập:
Hình vẽ
1. Dựa vào xu hướng biến đổi tính chất của các đơn chất halogen trong bảng 17.3, hãy dự đoán về thể (trạng thái) của đơn chất astatine ở điều kiện thường. Giải thích.
+) tiếp (- Luyện tập)
Ảnh
Hình vẽ
2. Trong điều kiện thường, halogen nào ở thể rắn? Vì sao?
2. Xu hướng tạo liên kết trong các phản ứng hóa học
Hình vẽ
2. Xu hướng tạo liên kết trong các phản ứng hóa học
Ảnh
Theo quy tắc octet, halogen thường có hai xu hướng tạo liên kết khi phản ứng với các chất khác gồm:
Nhận thêm 1 electron từ nguyên tử khác. Góp chung electron hóa trị với nguyên tử nguyên tố khác.
a) Xu hướng thứ nhất:
Hình vẽ
a) Xu hướng thứ nhất:
Xu hướng này xảy ra khi đơn chất halogen phản ứng với nhiều kim loại khác nhau. Khi đó, mỗi nguyên tử X nhận thêm 1 electron từ nguyên tử kim loại để trở thành anion có điện tích latex(1^-) , đồng thời nguyên tử kim loại sẽ trở thành cation có điện tích latex(n^+). Cả cation và anion đều thỏa mãn quy tắc octet. Giữa chúng sẽ có tương tác tĩnh điện để tạo hợp chất có liên kết ion.
+) Ví dụ 1
+) Ví dụ 1:
Khi chlorine phản ứng với magnesium, có sự nhận và nhường electron như sau: latex(Cl_2 + 2e -> 2Cl^-) latex(Mg -> Mg^(2+) + 2e) Phương trình hóa học của phản ứng là; latex(Mg(s) +Cl_2(g) -> MgCl_2(s)).
Ảnh
+) Lưu ý
Ảnh
Hình vẽ
- Lưu ý:
Halogen kết hợp với nhiều kim loại tạo ra muối halide có công thức latex(MX_n) như latex(NaCl, NaBr, Nal, ...) Các muối halide của kim loại là hợp chất ion, nên hầu hết tan tốt trong nước (trừ AgCl, AgBr, AgI)
b) Xu hướng thứ hai
Hình vẽ
a) Xu hướng thứ hai:
Khi đơn chất halogen phản ứng với một số phi kim thì mỗi nguyên tử X có thể góp chung electron hóa trị với nguyên tử phi kim để cả hai nguyên tử đều đạt cấu hình electron thỏa mãn quy tắc octet. Giữa chúng hình thành chất có liên kết cộng hóa trị.
Ảnh
+) Ví dụ 2
+) Ví dụ 2
Trong phản ứng giữa chlorine và hydrogen, nguyên tử của mỗi chất sẽ góp chung 1 electron độc thân để hình thành một liên kết cộng hóa trị. Khi đó, quanh H có 2 electrpm như khí hiếm helium, xung quanh Cl có 8 electron như khí hiếm neon, với mô tả theo công thức electron:
Ảnh
Ảnh
Phương trình hóa học của phản ứng: latex(H_2(g)+Cl_2(g) -> 2HCl (g))
- Nhận xét
Hình vẽ
- Nhận xét:
Để thỏa mãn quy tắc octet, nguyên tử halogen sẽ dễ nhận thêm 1 electron của nguyên tử khác hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử khác. Vì vậy:
Nhóm halogen có tính phi kim mạnh hơn các nhóm phi kim còn lại trong bảng tuần hoàn. Hóa trị phổ biến của các halogen là I.
- Luyện tập
Ảnh
- Luyện tập:
Hình vẽ
3. Calcium và fluorine kết hợp thành calcium fluorine, latex(CaF_2). Trong đó, nguyên tử nào đã nhường và nhường bao nhiêu electron? Nguyên tử nào đã nhận và nhận bao nhiêu electron?
+) tiếp (- Luyên tập)
Ảnh
Hình vẽ
4. Để hình thành phân tử phosphorus trichlorine latex(PCl_3) thì mỗi nguyên tử chlorine và phosphorus đã góp chung bao nhiêu electron hóa trị? Viết công thức Lewis của phân tử.
+) tiếp (- Luyện tập)
Ảnh
5. Theo hiệu độ âm điện, người ta dự đoán boron trifluoride là hợp chất ion. Tuy nhiên, trong thực tế nó là hợp chất cộng hóa trị với công thức Lewis như sau:
Ảnh
a) Viết phương trình hóa học tạo chất trên từ các đơn chất. b) Phân tử latex(BF_3) có bao nhiêu kiên kết latex(sigma) và bao nhiêu liên kết latex(pi).
3. Xu hướng thể hiện tính oxi hóa
3. Xu hướng thể hiện tính oxi hóa
a) Phản ứng với hydrogen
Các đơn chất halgen đều phản ứng với hydrogen tạo hydrogen halide nhưng trong các điều kiện và mức độ thể hiện khác nhau.
Ảnh
- Nhận xét
Hình vẽ
- Nhận xét:
Mức độ phản ứng hydrogen giảm dần từ fluorine đến iodine phù hợp với xu hướng giảm tính oxi hóa của dãy halogen từ fluorine đến iodine. Các phản ứng đều tạo ra HX. 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 huy một phần để tái tạo lại iodine và hydrogen theo phản ứng:
Ảnh
- Thí nghiệm
- Thí nghiệm:
Quan sát mô tả thí nghiệm chlorine phản ứng với hydrogen:
Ảnh
+) tiếp (- Thí nghiệm)
- Nhiệm vụ:
Ảnh
Ảnh
Giải thích hiện tượng xảy ra khi dùng đèn tử ngoại chiếu vào xi - lanh chứa hỗn hợp khí (hoặc khí dùng ngọn lửa hơ nhẹ bên ngoài xi - lanh). Nếu thay khí chlorine bằng hơi iodine thì phản ứng giữa hơi iodine và hydrogen có thể xảy ra hiện tượng như đã thấy trong thí nghiệm trên không? Giải thích.
b. Phản ứng thế halogen
Hình vẽ
b. Phản ứng thế halogen
Trong dung dịch, các halogen có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ phản ứng với muối halide của halogen có tính oxi hóa yếu hơn để tạo ra các halogen có tính oxi hóa yếu hơn. Lưu ý: Trong dung dịch thì fluorine không có phản ứng. Đó là do fluorine ưu tiên phản ứng với nước.
Ảnh
- Ví dụ
+) Ví dụ 2
Nguyên tố chlorine đã thay thế nguyên tố bromine trong muối sodium bromide. latex(Cl_2(aq) + 2NaBr (aq) -> 2NaCl(aq) + Br_2(aq)).
Ảnh
- Thí nghiệm
- Thí nghiệm:
Ảnh
+) Thí nghiệm 1:
Nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch sodium bromide hoặc potassium bromide loãng. Nhỏ tiếp vào ống nghiệm vào giọt nước chlorine và lắc nhẹ. Có thể tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL cyclohexane.
Nhiệm vụ: Giải thích hiện tượng xảy ra và minh họa bằng phương trình hóa học.
+) tiếp (- Thí nghiệm)
Ảnh
+) Thí nghiệm 2:
Nhỏ vào ống nghiệm khoảng 2 mL dung dịch sodium iodide hoặc potassium iodide loãng. Nhỏ tiếp vào ống nghiệm vài giọt nước bromine loãng và lắc nhẹ. Thêm tiếp vào ống nghiệm vài giọt hồ tinh bột.
Nhiệm vụ: Giải thích hiện tượng xảy ra và minh họa bằng phương trình hóa học.
c. Phản ứng với nước, với dịch sodium hydroxide
c. Phản ứng với nước, với dịch sodium hydroxide
Trừ fluorine, các halogen còn lại khi phản ứng với nước hoặc dung dịch sodium hydroxide (NaOH) đều thể hiện tính oxi hóa và tính khử. Khi các halogen vào nước thì fluorine phản ứng mạnh, chlorine và bromine đều phản ứng thuận nghịch với nước, còn iodine tan rất ít và hầu như không phản ứng.
Ảnh
+) tiếp (c. Phản ứng với nước, với dịch sodium hydroxide)
Phản ứng chlorine và nước là phản ứng thuận nghịch nên tạo ra dung dịch gồm nước, hydrochloric acid(HCl), hydrochlorous acid(HClO). Dung dịch này được gọi là dung dịch nước chlorine, có tính sát khuẩn -> Nước chlorine được sử dụng để xử lí vi khuẩn trong các nguồn nước cấp hoặc xử lí môi trường. Trong công nghiệp, sử dụng phản ứng giữa chlorine với sodium hydroxide lạnh để tao nước Javel có tính oxi hóa mạnh phục vụ cho mục đích sát khuẩn, tẩy màu. Phương trình hóa học tạo nước Javel:
latex(Cl_2^0 (aq) + 2NaOH (aq) -> NaCl^-1 (aq) + NaCl^(+1)O (aq)).
- Hình 17.3. Nước javel dùng để sát khuẩn, tẩy rửa
Ảnh
Hình 17.3. Nước javel dùng để sát khuẩn, tẩy rửa
- Câu hỏi thảo luận
- Câu hỏi thảo luận:
Hình vẽ
Ảnh
Nhỏ nhanh vài giọt bromine màu nâu đỏ vào ống nghiệm chứa nước, đậy kín, lắc đều. Trong dung dịch bromine có những chất nào? Vì sao?
Ảnh
- Thí nghiệm
Ảnh
- Thí nghiệm: Tính tẩy màu của khí chlorine
Chuẩn bị thí nghiệm như hình 17.2. Bóp nhẹ phần cao su của ống nhỏ giọt để dung dịch hydrochloric acid chảy xuống ống nghiệm. Quan sát các hiện tượng xảy ra và giải thích.
- Vận dụng
Ảnh
- Vận dụng:
Hãy giải thích vì sao các halogen không tồn tại tự do ở trong tự nhiên?
Bài tập
Bài 1 (- Bài tập)
Ảnh
Hình vẽ
Bài 1: Hãy viết phương trình hóa học để chứng minh chlorine có tính oxi hóa mạnh hơn bromine.
Bài 2 (- Bài tập)
Ảnh
Bài 2: Khi điện phân dung dịch sodium chloride trong công nghiệp, phản ứng xảy ra theo phương trình hóa học sau: latex(NaCl(aq) + H_2O (l) -> A(aq) +X(g) + Y (g)) (*) Từ phản ứng giữa Y với dung dịch A sẽ sản xuất được hỗn hợp tẩy rửa phổ biến. Từ phản ứng kết hợp giữa X và Y sẽ tạo được hydrogen chloride. a) Hãy cho biết công thức hóa học của A, X, Y. b) Hoàn thành phương trình hóa học (*).
- Dặn dò
- Dặn dò
Ảnh
DẶN DÒ
Ôn lại bài vừa học. Làm bài tập 3, 4, 5 trong SGK và SBT. Chuẩn bị bài sau:"Bài 18. Hydrogen halide và hydrohalic acid".
- Cảm ơn
Ảnh