Bài 17 Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA A/ Câu hỏi đầu bài Mở đầu trang 105 Hóa học 10 Trong đèn halogen, bao quanh dây tóc làm bằng wolfram là các khí hiếm như krypton, xenon và một[.]
Bài 17 Tính chất vật lí hóa học đơn chất nhóm VIIA A/ Câu hỏi đầu Mở đầu trang 105 Hóa học 10: Trong đèn halogen, bao quanh dây tóc làm wolfram khí krypton, xenon lượng nhỏ halogen bromine iodine, giúp tăng tuổi thọ trì độ suốt vỏ bóng đèn Đèn halogen sử dụng máy sưởi, lò nướng, bếp halogen hồng ngoại,… đặc điểm tỏa nhiều nhiệt Nhu cầu nước thiết yếu cấp bách người, nước dùng cho sinh hoạt, ăn uống sản xuất Cách xử lí nước phổ biến sử dụng nước chlorine chất có chứa chlorine để khử trùng nước Nhóm halogen gồm ngun tố nào? Halogen có tính chất ứng dụng lĩnh vực nào? Trả lời: - Nhóm halogen gồm: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), tennessine (Ts) - Tính chất vật lí nguyên tố halogen: + Các halogen tan nước, tan nhiều dung môi hữu không phân cực hexane (C6H14), carbon tetrachloride (CCl4), … Từ fluorine đến iodine: + Trạng thái tập hợp đơn chất 20oC thay đổi: fluorine chlorine thể khí, bromine thể lỏng, iodine thể rắn + Màu sắc đậm dần: fluorine có màu lục nhạt, chlorine có màu vàng lục, bromine có màu nâu đỏ, iodine có màu đen tím + Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi tăng dần - Tính chất hóa học: Tính chất hóa học đặc trưng halogen tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine - Ứng dụng: Các halogen có ứng dụng quan trọng đời sống sản xuất Ví dụ: + Fluorine: sử dụng sản xuất chất dẻo ma sát thấp; số hợp chất fluorine sử dụng sản xuất nhôm, thuốc trừ sâu, kem đánh … + Chlorine: sử dụng làm chất tẩy trắng khử trùng nước; lượng lớn chlorine dùng để sản xuất dung môi B/ Câu hỏi Vị trí nhóm halogen bảng tuần hồn Câu hỏi trang 106 Hóa học 10: Quan sát Hình 17.1, cho biết vị trí nhóm halogen bảng tuần hồn Trả lời: Nhóm halogen thuộc nhóm VIIA bảng tuần hồn ngun tố hóa học Trạng thái tự nhiên halogen Câu hỏi trang 106 Hóa học 10: Hãy kể tên số chất chứa nguyên tố halogen Trả lời: Một số chất chứa nguyên tố halogen: - Fluorite: CaF2 - Fluorapatite: Ca5(PO4)3F - Cryolite: Na3AlF6 - Quặng halite: NaCl (thường gọi muối mỏ) - Sylvite: KCl - Quặng bromargyrite: AgBr - Iodargyrite: AgI Câu hỏi trang 106 Hóa học 10: Từ thơng tin quan sát Hình 17.2, nhận xét dạng tồn nguyên tố halogen tự nhiên Trả lời: Halogen tự nhiên tồn dạng hợp chất, chủ yếu tồn dạng muối ion halide (F-, Cl-, Br-, I-) Luyện tập trang 107 Hóa học 10: Khoảng 71% bề mặt Trái Đất bao phủ biển đại dương, phần lại lục địa đảo Theo em, hàm lượng nguyên tố halogen nhiều tự nhiên? Trả lời: Cứ lít nước biển chứa khoảng 35 gam muối, phần lớn sodium chloride (NaCl) Khoảng 71% bề mặt Trái Đất bao phủ biển đại dương ⇒ hàm lượng nguyên tố chlorine có nhiều tự nhiên Cấu hình electron lớp ngồi ngun tử nguyên tố halogen Đặc điểm cấu tạo phân tử halogen Câu hỏi trang 107 Hóa học 10: Viết cấu hình electron lớp ngồi ngun tử ngun tố halogen Trả lời: Cấu hình electron lớp ngồi nguyên tử nguyên tố halogen có dạng: ns2np5 Cụ thể cấu hình electron lớp ngồi cùng: + F: 2s22p5 + Cl: 3s23p5 + Br: 4s24p5 + I: 5s25p5 Câu hỏi trang 107 Hóa học 10: Từ đặc điểm cấu hình electron lớp ngồi ngun tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết phân tử halogen Trả lời: Do có electron lớp ngồi cùng, chưa đạt cấu hình bền vững khí hiếm, nên trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung cặp electron để hình thành phân tử halogen Với X kí hiệu nguyên tố halogen Công thức cấu tạo phân tử halogen: X-X Tính chất vật lí halogen Câu hỏi trang 107 Hóa học 10: Dựa vào Bảng 17.1, nhận xét biến đổi màu sắc, thể chất điều kiện thường, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi đơn chất halogen Trả lời: Theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử (từ F2 đến I2) - Màu sắc đơn chất halogen đậm dần - Trạng thái điều kiện thường: Từ thể khí chuyển sang thể lỏng thể rắn - Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi tăng dần Câu hỏi trang 108 Hóa học 10: Giải thích biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi từ fluorine đến iodine Trả lời: Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi đơn chất halogen bị ảnh hưởng tương tác van der Waals phân tử Từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử bán kính nguyên tử tăng, làm tăng tương tác van der Waals, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi tăng Luyện tập trang 108 Hóa học 10: Ở điều kiện thường, dự đoán astatine tồn thể khí, thể lỏng hay thể rắn Giải thích Trả lời: Dựa vào quy luật biến đối trạng thái nguyên tố halogen theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân: Từ thể khí chuyển sang thể lỏng thể rắn Ta dự đốn astatine tồn thể rắn Tính chất hóa học halogen Câu hỏi trang 109 Hóa học 10: Từ cấu tạo phân tử halogen đặc điểm cấu hình electron lớp ngồi ngun tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết nguyên tử halogen phản ứng hóa học Trả lời: Halogen có cấu hình electron lớp ngồi ns2np5, nên nguyên tử có xu hướng nhận thêm electron dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững khí tương ứng Sơ đồ tổng quát: X + 1e → XCâu hỏi trang 109 Hóa học 10: Trong phản ứng với kim loại, nhận xét biến đổi số oxi hóa nguyên tử nguyên tố halogen viết trình khử xảy Trả lời: Trong phản ứng với kim loại số oxi hóa nguyên tử nguyên tố halogen giảm Mỗi nguyên tử halogen từ số oxi hóa nhận thêm electron thành số oxi hóa -1 Các q trình khử xảy ra: 1 F 1e F 1 Cl 1e Cl 1 Br 1e Br 1 I 1e I Câu hỏi 10 trang 110 Hóa học 10: Dựa vào điều kiện phản ứng với hydrogen giá trị lượng liên kết phân tử H – X, giải thích khả phản ứng halogen với hydrogen Trả lời: Theo chiều từ F2 đến I2 khả phản ứng với H2 giảm dần Do lượng liên kết phân tử H-X giảm dần hay độ bền phân tử HX giảm dần Phương trình minh họa: 1 252o C H F2 2H F 1 a skt H Cl2 2HCl 1 t H Br 2H Br H I2 350o C500o C, Pt 1 2H I Câu hỏi 11 trang 110 Hóa học 10: Trong phản ứng với dung dịch kiềm, nhận xét biến đổi số oxi hóa chlorine cho biết phản ứng thuộc loại phản ứng gì? Trả lời: Phản ứng chlorine với dung dịch kiềm: 1 1 Cl2 2NaOH Na Cl Na ClO H 2O 1 5 70 C 3Cl2 6NaOH 5Na Cl Na ClO3 3H 2O o Trong phản ứng với dung dịch kiềm hai điều kiện nhiệt độ khác nhau, số oxi hóa chlorine vừa tăng, vừa giảm sau phản ứng ⇒ Phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử Câu hỏi 12 trang 111 Hóa học 10: Tiến hành thí nghiệm 1, quan sát ghi nhận tượng Thí nghiệm 1: So sánh tính chất hóa học halogen Hóa chất: dung dịch NaBr, NaI, nước chlorine, nước bromine dung dịch hồ tinh bột Dụng cụ: ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, kẹp gỗ, giá để ống nghiệm Tiến hành: Thực bước theo Bảng 17.3 Trả lời: Hiện tượng: - Ống nghiệm 1: Dung dịch NaBr không màu, thêm ml nước chlorine, dung dịch có màu vàng - Ống nghiệm 2: Dung dịch NaI khơng có màu, thêm nước bromine, dung dịch sẫm màu Sau nhỏ vài giọt dung dịch hồ tinh bột, dung dịch có màu đen tím Câu hỏi 13 trang 111 Hóa học 10: Dựa vào phương trình hóa học phản ứng, giải thích kết thí nghiệm Trả lời: Giải thích kết thí nghiệm 1: - Ống nghiệm 1: Tính oxi hóa chlorine mạnh bromine, chlorine oxi hóa ion bromide thành bromine, dung dịch bromine có màu vàng Phương trình hóa học: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 - Ống nghiệm 2: Tính oxi hóa bromine mạnh iodine, bromine oxi hóa ion iodide thành iodine, I2 tan tốt dung dịch NaI, dung dịch sẫm màu Tính chất đặc trưng iodine kết hợp với hồ tinh bột cho dung dịch màu đen tím Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2 Câu hỏi 14 trang 111 Hóa học 10: Tiến hành thí nghiệm 2, quan sát ghi nhận tượng Thí nghiệm 2: Tính tẩy màu khí chlorine ẩm Hóa chất: tinh thể potassium permanganate (KMnO4), dung dịch HCl đặc, giấy màu, nước cất Dụng cụ: ống nghiệm nhánh, nút cao su, giá đỡ, thìa thủy tinh, ống hút nhỏ giọt Tiến hành: Bước 1: Dùng thìa thủy tinh lấy tinh thể KMnO4, cho vào nhánh dài ống nghiệm Dùng ống hút nhỏ giọt lấy khoảng mL dung dịch HCl đặc cho vào nhánh ngắn ống nghiệm Lắp dụng cụ để điều chế khí Cl2 ẩm Hình 17.4 Lưu ý: Kiểm tra nút cao su phải đậy kín trước thực bước Bước 2: Nghiêng ống nghiệm cho dung dịch HCl tiếp xúc với KMnO4 Phương trình hóa học phản ứng điều chế khí Cl2: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O Trả lời: Hiện tượng: Khi nghiêng ống nghiệm để HCl tiếp xúc với KMnO4, có tượng sủi bọt khí màu vàng, khí thoát làm giấy màu ẩm bị màu Câu hỏi 15 trang 112 Hóa học 10: Dựa vào phương trình hóa học phản ứng, giải thích kết thí nghiệm Trả lời: Phương trình hóa học phản ứng điều chế khí Cl2: 2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O KMnO4 phản ứng với HCl tạo khí Cl2 có màu vàng lục Khí Cl2 tác dụng chậm với nước tạo thành HCl HClO, HClO có tính oxi hóa mạnh nên có khả tẩy màu Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO Luyện tập trang 112 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học phản ứng sau: Cu + Cl2 → (1) Al + Br2 → (2) Ca(OH)2 + Cl2 → (3) 70 C KOH + Br2 (4) Cl2 + KBr → (5) Br2 + NaI → (6) o Trả lời: Cu + Cl2 → CuCl2 (1) 2Al + 3Br2 → 2AlBr3 (2) 2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O (3) 70 C 6KOH + 3Br2 5KBr + KBrO3 + 3H2O (4) Cl2 + 2KBr → 2KCl + Br2 (5) Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2 (6) o Vận dụng trang 112 Hóa học 10: Tính tẩy màu khí chlorine ẩm ứng dụng vào lĩnh vực đời sống? Trả lời: Tính tẩy màu khí chlorine ẩm ứng dụng: + Tẩy trắng sợi, vải, giấy + Sản xuất chất tẩy rửa, diệt khuẩn (như nước javel …) + Khử trùng nước sinh hoạt, nước bể bơi Ứng dụng halogen Câu hỏi 16 trang 113 Hóa học 10: Nhận xét vai trò halogen đời sống, sản xuất y tế Trả lời: Halogen có vai trị quan trọng đời sống, sản xuất y tế - Fluorine: sử dụng để sản xuất chất dẻo ma sát thấp: teflon phủ bề mặt chảo, thiết bị nhà bếp, dụng cụ thí nghiệm,… Một số hợp chất fluorine dùng sản xuất nhôm, thuốc trừ sâu, chống gián,… Một số muối fluorien thêm vào thuốc đánh răng, tạo men răng,… - Chlorine: sử dụng để tẩy trắng, khử trùng nước; lượng lớn chlorine dùng để sản xuất dung môi hữu cơ,… - Bromine: sử dụng điều chế thuốc an thần, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, mực in, … - Iodine: hợp chất iodine sử dụng làm chất xúc tác, dược phẩm, thuốc nhuộm,… Câu hỏi 17 trang 113 Hóa học 10: Tìm hiểu thêm ứng dụng khác halogen thực tế Trả lời: Một số ứng dụng khác halogen thực tế: - Ứng dụng làm đèn halogen: Sự kết hợp khí halogen (iodine bromine) sợi wolfram tạo phản ứng hóa học chu trình halogen làm bổ sung wolfram cho dây tóc, tăng tuổi thọ trì độ suốt vỏ bóng đèn - Fluorine dùng làm chất sinh hàn tủ lạnh Ngồi cịn dùng công nghiệp hạt nhân để làm giàu 235U - Đồng vị phóng xạ 131I dùng để điều trị số bệnh lí tuyến giáp tự miễn cường giáp tự miễn, ung thư tuyến giáp … Vận dụng trang 113 Hóa học 10: Tại sử dụng nước Javel để tẩy vết mực áo trắng, lại khơng nên sử dụng vải quần, áo có màu? Trả lời: Nước Javel (hỗn hợp NaCl NaClO) có tính oxi hóa mạnh, có tính tẩy màu nên tẩy vết mực áo trắng khơng nên sử dụng vải quần, áo màu nước Javel làm màu quần áo Bài Bài trang 113 Hóa học 10: Hồn thành phương trình minh họa tính chất hóa học nguyên tố halogen a) Cl2 + H2 → b) F2 + Cu → c) I2 + Na → d) Cl2 + Fe → e) Br2 + Ca(OH)2 → f) Cl2 + KOH g) Br2 + KI → Trả lời: a skt 2HCl a) Cl2 + H2 b) F2 + Cu → CuF2 t 2NaI c) I2 + 2Na t 2FeCl3 d) 3Cl2 + 2Fe e) 2Br2 + 2Ca(OH)2 → CaBr2 + Ca(OBr)2 + 2H2O 100 C 5KCl + KClO3 + 3H2O f) 3Cl2 + 6KOH o g) Br2 + 2KI → 2KBr + I2 Bài trang 113 Hóa học 10: Giải thích ngun tố halogen khơng tồn dạng đơn chất tự nhiên Trả lời: Halogen có cấu hình electron lớp ngồi ns2np5, nên nguyên tử dễ dàng nhận thêm electron dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững khí tương ứng từ tạo nên hợp chất hóa học Trong tự nhiên, tính oxi hóa mạnh nên halogen oxi hóa hầu hết chất nên khơng tồn dạng tự do, Bài trang 113 Hóa học 10: Chlorine B (C6H5ClNNaO2S) chất thường sử dụng để sát khuẩn bề mặt, vật dụng 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) dạng bột Chloramine B 25% (250 mg chlorine hoạt tính viên nén hình bên) dùng phổ biến, tiện dụng pha chế bảo quản a) Nồng độ chloramine B hịa tan vào nước đạt 0,001% có tác dụng sát khuẩn dùng xử lí nước sinh hoạt Cần dùng viên nén chloramine B 25% (loại viên gam) để xử lí bình chứa 200 lít nước? b) Chloramine B nồng độ 2% dùng để xịt bề mặt vật dụng nhằm sát khuẩn, virus gây bệnh Để pha chế dung dịch này, sử dụng chloramine B 25% dạng bột, cần gam bột chloramine B 25% pha với lít nước để dung dịch sát khuẩn 2% Trả lời: a) 200 lít nước ⇔ 200 000 g nước 250 mg = 0,25 g Đặt x số viên nén chloramine B 25% (loại viên gam) ⇒ m chất tan = 0,25x (gam) Áp dụng cơng thức tính nồng độ phần trăm: C% mchat tan mdung dich ⇔ 0,001% 100% 0,25.x 100% ⇔ x = 200000 0,25.x Vậy cần dùng viên nén chloramine B 25% (loại viên gam) để xử lí bình chứa 200 lít nước b) lít nước ⇔ kg nước = 1000 g nước Đặt y khối lượng chloramine B 25% dạng bột cần dùng ⇒ m chất tan = 0,25.y (gam) Áp dụng cơng thức tính nồng độ phần trăm: C% mchat tan mdung dich ⇔ 2% 100% 0,25y 100% ⇔ y = 81,6 gam 1000 0,25y Vậy cần dử dụng 81,6 gam chloramine B 25% dạng bột pha với lít nước để dung dịch sát khuẩn 2% ... chất hóa học halogen Câu hỏi trang 109 Hóa học 10: Từ cấu tạo phân tử halogen đặc điểm cấu hình electron lớp ngồi nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết nguyên tử halogen phản ứng hóa học. .. trang 111 Hóa học 10: Dựa vào phương trình hóa học phản ứng, giải thích kết thí nghiệm Trả lời: Giải thích kết thí nghiệm 1: - Ống nghiệm 1: Tính oxi hóa chlorine mạnh bromine, chlorine oxi hóa ion... bền vững khí tương ứng từ tạo nên hợp chất hóa học Trong tự nhiên, tính oxi hóa mạnh nên halogen oxi hóa hầu hết chất nên khơng tồn dạng tự do, Bài trang 113 Hóa học 10: Chlorine B (C6H5ClNNaO2S)