BÀI 17: TÍNH CHẤT VẬT LÍ BÀ HOÁ HỌC CÁC ĐƠN CHẤT NHÓM VIIA

MỞ ĐẦU

Trong đèn halogen, bao quanh dây tóc làm bằng wolfram là các khí hiếm như krypton, xenon và một lượng nhỏ halogen như bromine hoặc iodine, giúp tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Đèn halogen được sử dụng trong các máy sưởi, lò nước, bếp halogen hồng ngoại,… do đặc điểm toả nhiểu nhiệt.

Nhu cầu về nước sạch là thiết yếu và cấp bách của con người, nước sạch được dùng cho sinh hoạt, ăn uống và sản xuất. Cách xử lí nước phổ biến hiện nay là sử dụng nước chlorine hoặc các chất có chứa chlorine để khử trùng nước. 

Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? Halogen có những tính chất và ứng dụng trong lĩnh vực nào?

Đáp án chuẩn:

- Gồm những nguyên tố thuộc nhóm VIIA.

- TCVL: ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực 

+ 20^oC: fluorine, chlorine - thể khí; bromine - thể lỏng, iodine - thể rắn.

+ Fluorine: lục nhạt, chlorine: vàng lục, bromine: nâu đỏ, iodine: đen tím.

+ Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần từ F đến Cl.

- TCHH: tính OXH mạnh, giảm dần từ F^- đến I^-.

- Ứng dụng: đời sống và sản xuất

1. VỊ TRÍ CỦA NHÓM HALOGEN TRONG BẢNG TUẦN HOÀN

Thảo luận 1: Quan sát hình 17.1 cho biết vị trí nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Đáp án chuẩn:

Thuộc nhóm VIIA.

2. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA CÁC HALOGEN

Thảo luận 2: Hãy kể tên một số chất chứa nguyên tố halogen

Đáp án chuẩn:

Muối ăn, kem đánh răng, nước tẩy rửa, đèn halogen…

Thảo luận 3: Từ các thông tin và quan sát hình 17.2 nhận xét dạng tồn tại của các nguyên tố halogen trong tự nhiên

Đáp án chuẩn:

Chỉ tồn tại dạng hợp chất, chủ yếu là muối của ion halide.

Luyện tập: Khoảng 71 % bề mặt Trái đất được bao phủ bởi biển và đại dương, phần còn lại là các lục địa và đảo. Theo em hàm lượng nguyên tố halogen nào nhiều nhất trong tự nhiên

Đáp án chuẩn:

Ion Cl^-.

3. CẤU HÌNH ELECTRON LỚP NGOÀI CÙNG CỦA NGUYÊN TỬ CÁC NGUYÊN TỐ HALOGEN. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO PHÂN TỬ HALOGEN

Thảo luận 4: Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen

Đáp án chuẩn:

Fluorine: [He]2s²2p⁵; Chlorine: [Ne]3s²3p⁵; Bromine: [Ar]3d¹⁰4s²4p⁵; Iodine: [Kr]4d¹⁰5s²5p⁵.

Thảo luận 5: Từ đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết trong phân tử halogne

Đáp án chuẩn:

Góp chung 1e để hình thành liên kết CHT không phân cực (X – X).

4. TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA CÁC HALOGEN

Thảo luận 6: Dựa vào bảng 17.1, nhận xét sự biến đổi về màu sắc, thể các chất ở điều kiện thường, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất Halogen

Đáp án chuẩn:

- Fluorine, chlorine là thể khí; bromine thể lỏng; iodine thể rắn.

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần từ fluorine đến iodine.

Thảo luận 7: Giải thích sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi từ fluorine đến iodine

Đáp án chuẩn:

Từ fluorine đến iodine, BKNT và PTK tăng làm tăng tương tác giữa các phân tử.

Luyện tập: Ở điều kiện thường, hãy dự đoán astatine tồn tại ở thể khí, thể lỏng hay thể rắn? Giải thích.

Đáp án chuẩn:

Thể rắn vì có BLNT và PTK lớn hơn I₂.

5. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA CÁC HALOGEN

Thảo luận 8: Từ cấu tạo phân tử halogen và đặc điểm cấu hình eletron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết của nguyên tử halogen trong các phản ứng hóa học

Đáp án chuẩn:

Ghép cặp electron với phi kim hoặc nhận thêm 1e từ kim loại.

Thảo luận 9: Trong phản ứng với kim loại nhận xét sự biển đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố halogen và viết các quá trình khử xảy ra

Đáp án chuẩn:

Số OXH giảm từ 0 xuống -1.

X₂ + 2e → 2X^-

Thảo luận 10: Dựa vào điều kiện phản ứng với hydrogen và giá trị năng lượng liên kết của phân tử H-X, giải thích khả năng phản ứng của các halogen với hydrogen.

Đáp án chuẩn:

Năng lượng liên kết giảm dần từ HF đến HI, năng lượng liên kết càng lớn, độ bền liên kết càng tăng, phân tử càng dễ được tạo.

Thảo luận 11: Trong phản ứng với dung dịch kiềm, nhận xét sự biến đổi số oxi hóa của chlorine và cho biết phản ứng này thuộc loại phản ứng gì?

Đáp án chuẩn:

Số OXH vừa giảm vừa tăng. Phản ứng tự oxi hoá – khử.

Thảo luận 12: Tiến hành thí nghiệm 1, quan sát và ghi nhận hiện tượng.

Đáp án chuẩn:

- Ống 1: dung dịch màu vàng.

- Ống 2: dung dịch màu đen tím

Thảo luận 13: Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 1.

Đáp án chuẩn:

- Ống 1: vì chlorine có tính OXH mạnh hơn. 

PTHH: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

- Ống 2: bromine có tính OXH mạnh hơn tạo I₂.

PTHH: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

Thảo luận 14: Tiến hành thí nghiệm 2, quan sát và ghi nhận hiện tượng

Đáp án chuẩn:

Sủi bọt khí màu vàng, giấy ẩm bị mất màu.

Thảo luận 15: Dựa vào phương trình hoá học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 2.

Đáp án chuẩn:

PTHH: 2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

HClO → HCl + O (HClO không bền)

Luyện tập: Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau:

Cu + Cl₂ → (1)

Al + Br₂ → (2)

Ca(OH)₂ + Cl₂ → (3) 

KOH + Br₂  >70 °C→  (4)

Cl₂ + KBr → (5)

Br₂ + NaI → (6)

Đáp án chuẩn:

Cu + Cl₂ → CuCl₂ (1)

2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃ (2)

2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O (3) 

6KOH + 3Br₂  >70 °C→  5KBr + KbrO₃ + 3H₂O (4)

Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ (5)

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂ (6)

Vận dụng: Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng vào lĩnh vực nào trong đời sống?

Đáp án chuẩn:

Điều chế chất tẩy màu, sản xuất bột giấy, dệt, da, bột giặt, nước Javel…

6. ỨNG DỤNG CỦA CÁC HALOGEN

Thảo luận 16: Nhận xét vai trò của Halogen trong đời sống sản xuất và y tế

Đáp án chuẩn:

Được sử dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất và y tế.

Thảo luận 17: Tìm hiểu thêm những ứng dụng khác của halogen trong thực tế

Đáp án chuẩn:

- Điện tử, vật liệu: chất chống cháy, vỏ sản phẩm, chất dẻo…

- Y học: dược phẩm, thuốc chống suy nhược, chống viêm khớp…

Vận dụng: Tại sao có thể sử dụng nước Javel để tẩy những vết mực trên áo trắng nhưng lại không nên sử dụng trên vải quần áo có màu?

Đáp án chuẩn:

Vì có khả năng tẩy màu.

BÀI TẬP

Bài 1: Hoàn thành các phương trình minh họa tính chất hóa học của các nguyên tố halogen:

a) Cl₂ + H₂ → b) F₂ + Cu →  c) I₂ + Na → 

d) Cl₂ + Fe → e) Br₂ + Ca(OH)₂ → f) Cl₂ + KOH  100 °C→ 

g) Br₂ + KI →

Đáp án chuẩn:

a) Cl₂ + H₂ → 2HCl 

b) F₂ + Cu → CuF₂ 

c) I₂ + 2Na → 2NaI 

d) 3Cl₂ + 2Fe → 2FeCl₃

e) 2Br₂ + Ca(OH)₂ → CaBr₂ + Ca(BrO)₂ + 2H₂O

f) 3Cl₂ + 6KOH  100 °C→  5KCl + KClO₃ + 3H₂O

g) Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂

Bài 2: Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên

Đáp án chuẩn:

Vì nó dễ nhận 1 electron để đạt cấu hình khí hiếm, tính OXH mạnh.

Bài 3: Chloramine B (C ₆H₅ClNNaO ₂S) là chất thường được sử dụng để sát khuẩn trên các bề mặt, vật dụng hoặc dùng để khử trùng, sát khuẩn, xử lí nước sinh hoạt. Ở nồng độ cao, chloramine B có tác dụng diệt nấm mốc, vi khuẩn, virus gây bệnh cho người. Chloramine B có dạng viên nén (mỗi viên có khối lượng 0,3-2,0 gam) và dạng bột.

Chloramine B 25% (250 mg chlorine hoạt tính trong một viên nén như hình bên) được dùng phổ biến vi tiệnd ụng khi pha chế và bảo quản.

a. Nồng độ chloramine B khi hòa tan vào nước đạt 0,0001 % có tác dụng sát khuẩn dùng trong xử lí nước sinh hoạt. Cần dùng bao nhiêu viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam) để xứ lí bình chứa 200 lít nước?

b. Chloramine B nồng độ 2% dùng để phun xịt trên các bề mặt vật dụng nhằm sắt khuẩn, virus gây bệnh. Để pha chế dung dịch này, sử dụng chloramine B 25% dạng bột vậy càn bao nhiêu gam bột chloramine B 25% với 1 lít nước để được dung dịch sát khuẩn 2%?

Đáp án chuẩn:

a) Gọi a là số viên cần tìm.

m_nước = 200000 g; C% = 10-3=>a=8 viên

b) Gọi b là khối lượng cần tìm.

m_nước = 1000g; C% = 2=>b=81,63 g