Chương 5 : NHÓM HALOGEN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Vị trí trong bảng HTTH các nguyên tố. Gồm có các nguyên tố 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At. Phân tử dạng X 2 như F 2 khí màu lục nhạt, Cl 2 khí màu vàng lục, Br 2 lỏng màu nâu đỏ, I 2 tinh thể tím. Dễ nhận thêm một electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm X + 1e X - (X : F , Cl , Br , I ) F có độ âm điện lớn nhất , chỉ có số oxi hoá –1. Các halogen còn lại ngoài số oxi hoá –1 còn có số oxi hoá dương như +1 , +3 , +5 , +7 Tính tan của muối bạc AgF AgCl AgBr AgI tan nhiều trắng vàng lục vàng đậm II. CLO Trong tự nhiên Clo có 2 đồng vị 35 17 Cl (75%) và 37 17 Cl (25%) M Cl =35,5 Là chất khí, màu vàng , mùi xốc , độc và nặng hơn không khí. Cl 2 có một liên kết cộng hóa trị, dễ dàng tham gia phản ứng,là một chất oxihóa mạnh. Tham gia các phản ứng Clo là chất oxyhoá , tuy nhiên clo cũng có khả năng đóng vai trò là chất khử. 1.Tính chất hoá học a. Tác dụng với kim loại : (đa số kim loại và có t 0 để khơi màu phản ứng) tạo muối clorua ( có hoá trị cao nhất ) 2Na + Cl 2 0 t 2NaCl 2Fe + 3Cl 2 0 t 2FeCl 3 Cu + Cl 2 0 t CuCl 2 b. Tác dụng với phim kim(cần có nhiệt độ hoặc có ánh sáng) H 2 + Cl 2 as 2HCl Cl 2 + 2S S 2 Cl 2 2P + 3Cl 2 0 t 2PCl 3 Cl 2 không tác dụng trực tiếp với O 2 . c. Tác dụng với một só hợp chất có tính khử: H 2 S + Cl 2 0 t 2HCl + S 3Cl 2 + 2NH 3 N 2 + 6HCl Cl 2 + SO 2 + 2H 2 O H 2 SO 4 + 2HCl d. Cl 2 còn tham gia phản ứng với vai trò vừa là chất ôxihóa, vừa là chất khử. Tác dụng với nuớc Khi hoà tan vào nước , một phần Clo tác dụng (Thuận nghịch) Cl 0 2 + H 2 O HCl + HClO ( Axit hipoclorơ) Axit hipoclorơ có tính oxy hoá mạnh, nó phá hửy các màu vì thế nước clo hay clo ẩm có tính tẩy màu do. Tác dụng với dung dịch bazơ Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H 2 O ( nước javel) 2Cl 2 + 2Ca(OH) 2 → Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + H 2 O 3Cl 2 + 6KOH 0 t KClO 3 + 5KCl + 3H 2 O e. Tác dụng với muối Cl 2 + 2NaBr → 2NaCl + Br 2 Cl 2 + 2FeCl 2 → 2FeCl 3 3Cl 2 + 6FeSO 4 → 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2FeCl 3 Cl 2 + 2KI → 2KCl + I 2 f.Phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng phân huỷ với một số hợp chất hữu cơ CH 4 + Cl 2 aùkt CH 3 Cl + HCl CH 2 =CH 2 + Cl 2 → CH 2 Cl – CH 2 Cl C 2 H 2 + Cl 2 → 2C + 2HCl 2.Điều chế : Nguyên tắc là khử các hợp chất Cl - tạo Cl 0 a. Trong phòng thí nghiệm Cho HCl đậm đặc tác dụng với các chất ôxihóa mạnh 2KMnO 4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O MnO 2 + 4HCl 0 t MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O KClO 3 + 6HCl → KCl + 3H 2 O + 3Cl 2 b. Trong công nghiệp: dùng phương pháp điện phân 2NaCl + 2H 2 O ñpdd/mnx H 2 + 2NaOH + Cl 2 2NaCl ñpnc 2Na+ Cl 2 ( bổ sung thêm kiến thức về điện phân) ( nếu quá trình điện phân không có màng ngăn thí sản phẩm thu được là dung dịch nươc javel) Ngoài ra còn có thể từ HCl và O 2 có xúc tác là CuCl 2 ở 400 o C. 4HCl + O 2 CuCl2 2Cl 2 + 2H 2 O III. AXIT CLOHIDRIC (HCl) Dung dịch axit HCl có đầy đủ tính chất hoá học của một axit mạnh 1. Hoá tính a. TÁC DỤNG CHẤT CHỈ THỊ dung dịch HCl làm quì tím hoá đỏ (nhận biết axit) HCl H + + Cl - b. TÁC DỤNG KIM LOẠI (đứng trước H trong dãy Bêkêtôp) tạo muối (với hóa trị thấp của kim loại) và giải phóng khí hidrô Fe + 2HCl 0 t FeCl 2 + H 2 2Al + 6HCl 0 t 2AlCl 3 + 3H 2 Cu + HCl → không có phản ứng c. TÁC DỤNG OXIT BAZƠ , BAZƠ tạo muối và nước NaOH + HCl NaCl + H 2 O CuO + 2HCl 0 t CuCl 2 + H 2 O Fe 2 O 3 + 6HCl 0 t 2FeCl 3 + 3H 2 O d. TÁC DỤNG MUỐI (theo điều kiện phản ứng trao đổi) CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 AgNO 3 + HCl AgCl + HNO 3 ( dùng để nhận biết gốc clorua ) Ngoài tính chất đặc trưng là axit , dung dịch axit HCl đặc còn thể hiện vai trò chất khử khi tác dụng chất oxi hoá mạnh như KMnO 4 , MnO 2 …… 4HCl + MnO 2 0 t MnCl 2 + Cl 0 2 + 2H 2 O K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl → 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O Hỗn hợp 3 thể tích HCl và 1 thể tích HNO 3 đặc được gọi là hỗn hợp nước cường toan ( cường thuỷ) có khả năng hoà tan được Au ( vàng) 3HCl + HNO 3 → 2Cl + NOCl + 2H 2 O NOCl NO + Cl Au + 3Cl → AuCl 3 2.Điều chế a.PHƯƠNG PHÁP SUNFAT cho NaCl tinh thể vào dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc 2NaCl tt + H 2 SO 4 o t 400 0 Na 2 SO 4 + 2HCl NaCl tt + H 2 SO 4 o 250 0 t NaHSO 4 + HCl b.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP đốt hỗn hợp khí hidro và khí clo H 2 + Cl 2 as 2HCl hidro clorua. IV. MUỐI CLORUA Chứa ion âm clorua (Cl - ) và các ion dương kim loại, NH 4 như NaCl ZnCl 2 CuCl 2 AlCl 3 NaCl dùng để ăn, sản xuất Cl 2 , NaOH, axit HCl KCl phân kali ZnCl 2 tẩy gỉ khi hàn, chống mục gổ BaCl 2 chất độc CaCl 2 chất chống ẩm AlCl 3 chất xúc tác V. HỢP CHẤT CHỨA ÔXI CỦA CLO Trong các hợp chất chứa ôxi của clo, clo có soh dương, được điều chế gián tiếp. Cl 2 O Clo (I) oxit Cl 2 O 7 Clo(VII) oxit HClO Axit hipoclorơ NaClO Natri hipoclorit HClO 2 Axit clorơ NaClO 2 Natri clorit HClO 3 Axit cloric KClO 3 kali clorat HClO 4 Axit pecloric KClO 4 kali peclorat Tất cả hợp chất chứa oxi của clo điều là chất ôxihóa mạnh. 1.NƯỚC ZAVEN là hỗn hợp gồm NaCl, NaClO và H 2 O có tính ôxi hóa mạnh, có tính tẩy màu, được điều chế bằng cách dẫn khí Clo vào dung dịch NaOH (KOH) Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H 2 O NaClO + CO 2 + H 2 O → NaHCO 3 + HClO ( có tính tẩy màu) (Cl 2 + 2KOH →KCl + KClO + H 2 O) 2.KALI CLORAT công thức phân tử KClO 3 là chất ôxihóa mạnh thường dùng điều chế O 2 trong phòng thí nghiệm 2KClO 3 0 t 2 MnO 2KCl + O 2 KClO 3 được điều chế khi dẫn khí clo vào dung dịch kiềm đặc đã được đun nóng đến 100 0 c 3Cl 2 + 6KOH 0 100 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O 3.CLORUA VÔI công thức phân tử CaOCl 2 là chất ôxihóa mạnh, được điều chế bằng cách dẫn clo vào dung dịch Ca(OH) 2 đặc: Cl 2 + Ca(OH) 2 → CaOCl 2 + H 2 O Nếu Ca(OH) 2 loãng: 2Ca(OH) 2 + 2Cl 2 → CaCl 2 + Ca(OCl) 2 + 2H 2 O 4.AXIT HIPOCLORƠ : HClO Là một axit yếu , yếu hơn cả axit cacbonic. Nhưng nó có tính oxyhoá rất mạnh. CO 2 + H 2 O + NaClO → NaHCO 3 + HClO HClO → HCl + O 4HClO + PbS → 4HCl + PbSO 4 5.AXIT CLORƠ : HClO 2 Là một axit yếu nhưng mạnh hơn hipoclorơ và có tính oxyhoá mạnh được điều chế theo phương trình. Ba(ClO 2 ) 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 + 2HClO 2 6.AXIT CLORIC : HClO 3 - Là một axit mạnh tương tự như axit HCl , HNO 3 và có tính oxyhoá. - Muối clorat có tính oxyhoá, không bị thuỷ phân. 7.AXIT PECLORIC : HClO 4 - Axit pecloric là axit mạnh nhất trong tất cat các axit. Nó có tính oxyhoá , dễ bị nhiệt phân 2HClO 4 0 t H 2 O + Cl 2 O 7 Tổng kết về các axit chứa oxy của clo Chiều tăng tính bền và tính axit HClO HClO 2 HClO 3 HClO 4 Chiều tăng tính oxyhoá VI. FLO là chất oxihóa mạnh, tham gia phản ứng với hầu hết các đơn chất và hợp chất tạo florua với số oxyhoá -1.( kể cả vàng) 1. Hoá tính a.TÁC DỤNG KIM LOẠI & PHI KIM Ca + F 2 → CaF 2 2Ag + F 2 → 2AgF 3F 2 + 2Au → 2AuCl 3 3F 2 + S → SF 6 b.TÁC DỤNG VỚI HIDRO phản ứng xảy ra mạnh hơn các halogen khác , hỗn hợp H 2 , F 2 nổ mạnh trong bóng tối. H 2 + F 2 → 2HF Khí HF tan vào nước tạo dung dịch HF. Dung dịch HF là axit yếu, đặc biệt là hòa tan được SiO 2 4HF + SiO 2 0 t 2H 2 O + SiF 4 (sự ăn mòn thủy tinh được ứng dụng trong kĩ thuật khắc trên kính như vẽ tranh khắc chữ). c.TÁC DỤNG NƯỚC khí flo qua nước sẽ làm bốc cháy nước (do giải phóng O 2 ). 2F 2 + 2H 2 O → 4HF + O 2 Phản ứng này giải thích vì sao F 2 không đẩy Cl 2 , Br 2 , I 2 ra khỏi dung dịch muối hoặc axit trong khi flo có tính oxihóa mạnh hơn . 2.Điều chế HF bằng phương pháp sunfat CaF 2(tt) + H 2 SO 4 (đđ) 0 t CaSO 4 + 2HF Hợp chất với oxi : OF 2 2F 2 + 2NaOH → 2NaF + H 2 O + OF 2 ;OF 2 là chất có tính độc và tính oxyhoá mạnh VII. BRÔM VÀ IÔT là các chất ôxihóa yếu hơn clo. 1.TÁC DỤNG VỚI KIM LOẠI tạo muối tương ứng 2Na + Br 2 0 t 2NaBr 2Na + I 2 0 t 2NaI 2Al + 3Br 2 0 t 2AlBr 3 2Al + 3I 2 0 t 2AlI 3 2.TÁC DỤNG VỚI HIDRO H 2 + Br 2 g noùn ñun 2HBr H 2 + I 2 2 HI phản ứng xảy ra thuận nghịch. Độ hoạt động giảm dần từ Cl Br I Các khí HBr, HI tan vào nước tạo dung dich axit HBr OH 2 ddaxit HBr HI OH 2 dd axit HI. Về độ mạnh axit thì lại tăng dần từ HCl < HBr < HI Br 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O → 2HBrO 3 + 10HCl Các axit HBr , HI có tính khử mạnh có thể khử được axit H 2 SO 4 đặc 2HBr + H 2 SO 4 → Br 2 + SO 2 + H 2 O 8HI + H 2 SO 4 → 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O 2HI + 2FeCl 3 → FeCl 2 + I 2 + 2HCl VIII. NHẬN BIẾT dùng Ag + (AgNO 3 ) để nhận biết các gốc halogenua. Ag + + Cl - AgCl (trắng) (2AgCl aù 2Ag + Cl 2 ) Ag + + Br - AgBr (vàng nhạt) Ag + + I - AgI (vàng đậm) I 2 + hồ tinh bột xanh lam NHẬN BIẾT MỘT SỐ HỢP CHẤT VÔ CƠ I. Nhận biết một số anion ( ion âm) CHẤT THỬ THUỐC THỬ DẤU HIỆU PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG Cl - Br - I - PO 4 3- Dung dịch AgNO 3 - Kết tủa trắng - Kết tủa vàng nhạt - Kết tủa vàng - Kết tủa vàng Ag + + X - → AgX ↓ ( hoá đen ngoài ánh sáng do phản ứng 2AgX → 2Ag + X 2 ) 3Ag + + PO 4 3- → Ag 3 PO 4↓ SO 4 2- BaCl 2 - Kết tủa trắng Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4↓ SO 3 2- HSO 3 - CO 3 2- HCO 3 - S 2- Dung dịch HCl hoặc H 2 SO 4 loãng - ↑ Phai màu dd KMnO 4 - ↑ Phai màu dd KMnO 4 - ↑ Không mùi - ↑ Không mùi - ↑ Mùi trứng thối SO 3 2- + 2H + → H 2 O + SO 2↑ HSO 3 - + H + → H 2 O + SO 2↑ CO 3 2- + 2H + → H 2 O + CO 2↑ HCO 3 - + H + → H 2 O + CO 2↑ S 2- + 2H + → H 2 S ↑ NO 3 - H 2 SO 4 và vụn Cu - ↑ Khí không màu hoá nâu trong không khí. NO 3 - + H 2 SO 4 → HNO 3 + HSO 4 - 3Cu+8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 3 +2NO + 4H 2 O 2NO + O 2 → 2NO 2 SiO 3 2- Axít mạnh - kết tủa keo trắng SiO 3 2- + 2H + → H 2 SiO 3↓ ( kết tủa) II. Nhận biết một số chất khí . CHẤT KHÍ THUỐC THỬ DẤU HIỆU PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG Cl 2 - dd KI + hồ tinh bột - hoá xanh đậm Cl 2 + 2I - → 2Cl- + I 2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) - dd KMnO 4 ( tím) - mất màu tím 5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → SO 2 - dd Br 2 ( nâu đỏ ) - mất màu nâu đỏ 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 . SO 2 + Br 2 + 4H 2 O → H 2 SO 4 + 2HBr H 2 S - dd CuCl 2 - ngửi mùi - kết tủa đen - múi trứng thối - H 2 S + CuCl 2 → CuS ↓ + 2HCl Màu đen O 2 - tàn que diêm - bùng cháy O 3 - dd KI + hồ tinh bột - kim loại Ag - hoá xanh đậm - hoá xám đen 2KI + O 3 + H 2 O → I 2 + 2KOH + O 2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) 2Ag + O 3 → Ag 2 O + O 2 H 2 - đốt, làm lạnh - có hơi nước Ngưng tụ 2H 2 + O 2 → 2H 2 O CO 2 - dd Ca(OH) 2 - dd bị đục CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3↓ + H 2 O CO - dd PdCl 2 - dd bị sẫm màu CO + PdCl 2 + H 2 O → CO 2 + Pd + 2 HCl Màu đen NH 3 - quì ẩm - HCl đặc - hoá xanh - khói trắng NH 3 + HCl → NH 4 Cl NO - không khí - hoá nâu 2NO + O 2 → 2 NO 2↑ ( màu nâu) NO 2 - H 2 O, quì ẩm - dd có tính axit NO 2 + H 2 O → HNO 3 + NO 3. Nhận biết một số chất khí . CHẤT KHÍ THUỐC THỬ DẤU HIỆU PHƯƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG SO 2 - dd KMnO 4 ( tím) - dd Br 2 ( nâu đỏ ) - mất màu tím - mất màu nâu đỏ 5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 . SO 2 + Br 2 + 4H 2 O → H 2 SO 4 + 2HBr H 2 S - dd CuCl 2 - ngửi mùi - kết tủa đen - múi trứng thối - H 2 S + CuCl 2 → CuS ↓+ 2HCl Màu đen O 2 - tàn que diêm - bùng cháy O 3 - dd KI + HTB - kim loại Ag - hoá xanh đậm - hoá xám đen 2KI + O 3 + H 2 O → I 2 + 2KOH + O 2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) 2Ag + O 3 → Ag 2 O + O 2 . Chương 5 : NHÓM HALOGEN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT I. Vị trí trong bảng HTTH các nguyên tố. Gồm có các nguyên tố 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At. Phân tử dạng X 2 như. nhiều trắng vàng lục vàng đậm II. CLO Trong tự nhiên Clo có 2 đồng vị 35 17 Cl ( 75% ) và 37 17 Cl ( 25% ) M Cl = 35, 5 Là chất khí, màu vàng , mùi xốc , độc và nặng hơn không khí. Cl 2 có. X + 1e X - (X : F , Cl , Br , I ) F có độ âm điện lớn nhất , chỉ có số oxi hoá –1. Các halogen còn lại ngoài số oxi hoá –1 còn có số oxi hoá dương như +1 , +3 , +5 , +7 Tính tan của