Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen. Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen. Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen. Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen. Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen.
Chương 5: NHĨM HALOGEN A Lí thuyết I Đặc điểm halogen Vị trí , cấu tạo: * Vị trí : +Nhóm Halogen (các ngun tố thuộc nhóm VIIA) gồm: 9F, 17Cl, 35Br, 53I, 85At (At nguyên tố phóng xạ) + Hal đứng cuối chu kì ( Trừ CK ) ,trước nguyeentoos khí * Cấu tạo : + Các nguyên tử halogen (X) có electron lớp ngồi cùng, phi kim im hoạt động dễ nhận thêm electron phản ứng hoá học để tạo ion X - X + 1e X+ Cấu hình electron ngồi cùng: ns2 np5 + Trong hợp chất flo ln có số oxi hoá -1 XF lớn 3,98 + Trừ F , hal lại [ Cl , Br, I ] ngồi số oxi hố -1 có số oxi hố +1, +3, +5, +7 Nguyên nhân: Do Cl, Br, I (có độ âm điện thấp hơn) song lớp ngồi có obitan d trống nên trạng thái kích thích chuyển 1, 2, electron lớp sang obitan d trống tạo số electron độc thân 3, 5, 3s2 3p5 3d0 Đặc điểm đơn chất halogen X2 (ở nhiệt độ thường) - Flo chất khí màu lục nhạt ( xanh nhạt ) - Clo chất khí màu vàng lục - Brom chất lỏng màu nâu đỏ - Iot chất rắn, màu đen tím Chú ý : * Với brom tan vào nước thành nước brom có màu vàng da cam * Với I2 đun nóng, chuyển sang I2 thể hơi, khơng qua trạng thái lỏng, gọi tượng thăng hoa Đặc điểm chung hợp chất AgX Trong dung dịch: - AgF chất tan không màu - AgCl chất kết tủa màu trắng - AgBr chất kết tủa (màu vàng nhạt) - AgI chất kết tủa (màu vàng đậm) II Tính chất học học đơn chất X2 Nhận xét: Các đơn chất halogen X2 phi kim có tính oxi hố mạnh tính oxi hóa giảm theo thứ tự sau F2 Cl2 Br2 I X 1e �� � X 1.Tác dụng với kim loại: Đơn chất halogen X2 oxi hoá kim loại tạo muối MXn (muối halogenua) TQ : M n t X �� � MX n t 2Na +Cl2 �� � 2NaCl t Mg + Cl2 �� � MgCl2 t 2Al + 3Cl2 �� � 2AlCl3 Chú ý :1 F2 oxihóa tất kim loại Các halogen Cl2 , Br2 oxihóa hầu hết kim loại ( từ Au , Pt ) , tạo hợp chất có hóa trị cực đại t0 2Fe + 3Cl2 �� � 2FeCl3 Riêng I2 oxihóa kim loại thường tạo hợp chất có hóa trị thấp t0 Fe + I2 �� � FeI2 t Cu + I2 �� � Cu2I2 Tác dụng với phi kim a) Tác dụng với hiđro tạo HX (khí hiđro clorua) H2 + F2 �� � 2HF a /s H2 + Cl2 �� � 2HCl ( tỉ lệ 1: có chiếu sáng gây nổ ) � un n� ng H2 + Br2 ���� � 2HBr xt Pt ����� H2 + I2 ����� 2HI 356� 5000 C NX : Qua đk pứ với hiđro chứng minh độ hoạt động hoá học F2 > Cl2 > Br2 > I2 b) Với phi kim khác *) Flo : F2 phản ứng hầu hết với phi kim t0 S + F2 �� � SF6 ( lưu huỳnh hexan florua) Chú ý : Khi đun nóng F2 pư với Cl2 , Kr , Xe t0 Xe + F2 �� � XeF2 *) Clo , Brom , iot : phản ứng với P , S t0 2P + 5Cl2 �� � 2PCl5 ( photpho penta clorua) t 2P + 3I2 �� � 2PI3 ( photpho tri iotua) Chú ý : Clo , Brom , iot không pư trực tiếp với O2 , N2 , C Nước Clo đun sôi với P ,S P, S bị oxi hóa đến số oxh cực đại t0 S + 3Cl2 + 4H2O �� � H2SO4 + 6HCl t 2P + 5Cl2 + 8H2O �� � 2H3PO4 + 10HCl 3.Tác dụng với nước a) Flo: Tác dụng mãnh liệt với nước bốc cháy gặp nước nóng 2F2 + 2H2O 4HF + O2 b) Clo, brom tác dụng phần với nước (Br2 chậm hơn) Cl2 + H2O HCl + HClO Br2 + H2O HBr + HBrO ( axithipobromơ ) Chú ý : * Nhận xét: Trong phản ứng với nước clo, brom vừa chất khử vừa chất oxi hoá * Axit HClO axit yếu song có tính oxi hố mạnh có tính tẩy màu (do Cl +1 gây ra) c) Iot: Hầu không phản ứng với nước Tác dụng với clo tạo dung dịch kiềm a) Tác dụng dung dịch NaOH, KOH nhiệt độ thường tạo dung dịch nước javen KCl KClO + H2 O Cl2 +KOH 44 4 Nước gia ven Chú ý : * Khi cho F2 pư nhanh với dd kiềm xảy pư sau : 2F2 + NaOH �� � 2NaF + F2O + H2O * Khi đun nóng dung dịch kiềm có phản ứng: t0 3Cl2 + 6KOH đặc �� � 5KCl + KClO3 + 3H2O b) Tác dụng Ca(OH)2 tạo clorua vôi (có trường hợp ) *) dung dịch Ca(OH)2 : 2Cl2 + 2Ca(OH)2 Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O *) Ca(OH)2 bột : 2Cl2 + 2Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O Halogen mạnh đẩy Halogen yếu khỏi dung dịch muối hay dung dịch axit VD1 : VD2 : Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2 Cl2 + 2NaI 2NaCl + I2 Br2 + 2NaI 2NaBr + I2 Br2 + 2HI 2HBr + I2 Cl2 + 2HI 2HCl + I2 Cl2 + H2S 2HCl + S VD khác: * Chú ý: Flo khơng có tính chất flo phản ứng mãnh liệt với nước Khi sục khí clo vào dung dịch gồm muối ( NaCl, NaBr, NaI ) thứ tự phản ứng là: Cl2 + 2NaI 2NaCl + I2 (1) Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2 (2) Nếu sau phản ứng (1) mà NaI dư có phản ứng (2) Giải thích : Tính khử tăng theo thứ tự sau : F - < Cl - < Br - < I 6.Tác dụng với hợp chất có tính khử (có tính oxi hố yếu ) t0 VD1: 2FeCl2 + Cl2 �� � 2FeCl3 t FeCl2 + Br2 �� � FeCl3 + 2FeBr3 VD2: H2S + 4Cl2 + 4H2O 2HCl + H2SO4 VD3: SO2 + 24 2HBr + H2SO4 Br + 2H O dd màu da cam * Chú ý: Riêng brom tác dụng với nứơc clo chất oxi hoá mạnh Br2 + 2Cl2 + 3H2O 4HCl + 2HBrO3 (axit bromic) 2Br2 + 2H2O + 4AgNO3 4AgBr + 4HNO3 + O2 I2 có số pư đặc biệt : + Phản ứng với muối thiosunfat : Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI + I2 pư với hồ tinh bột tạo thành hợp chất có màu xanh thẫm III Điều chế Điều chế clo a) Trong công nghiệp *) Điện phân dung dịch muối ăn có màng ngăn dpdd 2NaCl + H2O ��� � 2NaOH + Cl2 + H2 anot (-) catot (+) Nếu khơng có màng ngăn clo tác dụng với dung dịch kiềm tạo nước javen *) Trong phòng thí nghiệm : + Cho axit HCl đặc tác dụng với chất oxi hoá mạnh (MnO2 , KClO3 , KMnO4 , K2Cr2O7 , PbO2 ) VD: 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O KClO3 + 6HCl KCl + 3Cl2 + 3H2O K2Cr2O7 + 14HCl 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O + 3Cl2 MnO2 + 4HCl MnCl2 + 2H2O + Cl2 HNO3 + HCl NO2 + Cl2 + H2O HClO3 + HCl Cl2 + H2O xtCuCl2 ��� � � 2Cl + 2H2O + Cho HCl td với O2 có đá bọt CuCl2 ,ở 4000C : 4HCl + O2 ���� � 400 C Điều chế flo: Điện phân hỗn hợp lỏng HF NaF với điện cực grafit (điện cực trơ) Điều chế brom Từ nước biển sau loại NaCl dung dịch NaBr sục Cl vào Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2 Điều chế iôt: Từ rong biển Bài 2: HỢP CHẤT CỦA HALOGEN A HỢP CHẤT HX ( hiđrohalogenua : HF, HCl, HBr, HI ) I.Tính chất vật lí : HX chất khí khơng màu, tan tốt nước tạo thành dung dịch axit mạnh ( trừ HF ), phân li hồn tồn II Tính chất hóa học : Tính chất hóa học chủ yếu tính axit tính khử Độ mạnh tính khử tăng : HF < HCl < HBr < HI 1) Tính axit : Độ mạnh axit tăng từ : HF < HCl < HBr < HI Có đầy đủ tính chất a xit thông thường * Làm đổi màu thị * Tác dụng kim loại đứng trước H * Tác dụng bazơ ( oxit bazơ ) * Tác dụng với muối axit yếu 2) Tính khử : Độ mạnh tính khử tăng từ : HF < HCl < HBr < HI , cụ thể : * Florua : bị oxh điện phân muối florua nóng chảy * Clo rua ,Brômua :bị oxh chất oxh mạnh MnO , Cr2O7 2 , MnO � mt H 2KMnO 10HBr 3H 2SO �� � 2Mn SO K 2SO 5Br2 8H 2O MnO 2HCl H 2SO �� � Mn SO Cl 2H 2O HBr + K2Cr2O7 + H2SO4 ? FeCl2 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + Cl2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O *Iotua có tính khử mạnh nên dễ bị oxh thông thường Fe3 , O � 2HI 2FeCl3 �� � 2FeCl I 2HCl O 4HI �� � 2I 2H 2O CuSO4 + KI Cu2I2 + I2 + K2SO4 Kết tủa trắng * Chú ý: Dung dịch HF axit yếu song có tính chất riêng ăn mòn đồ vật làm thuỷ tinh SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O , pư dùng để khắc thủy tinh Silic đioxit silic tetra florua 2.Hỗn hợp [ thể tích HCl đặc + thể tích HNO3 đặc ] gọi nước cường toan ( hay cường thủy ) có khả hòa tan Au , Pt Au + 3HCl + HNO3 AuCl3 + NO + H2O ( NO khí khơng màu hóa nâu KK ) III Điều chế axit HX: 1) Phương pháp tổng hợp ( pp thường áp dụng đ/c HF HCl ): H2 X �� � 2HX a /s H2 + Cl2 �� � 2HCl 2) Phương pháp sunfat: t 250 VD1 : NaCl + H2SO4 đặc ���� NaHSO4 + HCl t �400 C 2NaCl + H2SO4đặc ��� � � Na2SO4 + 2HCl VD2: Từ CaF2 (canxi florua) dung dịch axit H2SO4 đặc CaF2 + H2SO4 đ CaSO4 + 2HF Chú ý : Không áp dụng pp để đ/c HBr , HI HBr , HI có tính khử td với H2SO4đặc 0 3) Phương pháp thủy phân photpho halogenua ( pp thích hợp để đ/c HBr HI ): PX3 + 3H2O 3HX + H3PO3 4) Phương pháp hal tác dụng với hợp chất chứua Hiđro ( pp thích hợp để đ/c HBr HI ): I2 + H2S HI + S IV Nhận biết ion halogenua X 1) ion clorua : * Đa số muối clorua tan nước trừ AgCl trắng ; PbCl2 trắng ; CuCl trắng ; HgCl trắng ( hay Hg2Cl2 ) * Nhận biết ion clorua , dùng dung dịch AgNO3 2) ion bromua * Đa số muối bromua tan nước trừ AgBr vàng nhạt ; HgBr trắng ; PbBr2 không màu ; CuBr không màu * Nhận biết ion Bromua , dùng dung dịch AgNO3 3) ion iotua * Đa số muối iotua tan trừ AgI vàng đậm , HgI2 đỏ , PbI2 màu vàng , Cu2I 2 trắng * Nhận biết ion Iotua + dùng dung dịch AgNO3 tạo vàng đậm + dùng dung dịch Hg SO4 tạo đỏ + dùng dung dịch CuSO4 tạo trắng Cu2I2 có lẫn màu nâu I2 4KI + 2CuSO4 Cu2I2 + I2 + 2K2SO4 Chú ý: Hợp chất AgX dễ bị phân huỷ có ánh sáng hay nhiệt độ TQ: 2AgX 2Ag (đen) + X2 AgBr chất nhạy cảm với ánh sáng B CÁC OXI AXIT CỦA HALOGEN * Flo không tạo oxiaxit * Clo , Brom , iot tạo số oxi axit HXO VD : HXO2 HXO3 HXO4 HClO Ax hipoclorơ HClO2 Ax clorơ HClO3 Ax cloric HClO4 Ax pe cloric HBrO Ax hipo bromơ HBrO2 Ax bromơ HBrO3 Ax bromic HBrO4 Ax pe bromic Chú ý : Từ HClO đến HClO4 tính axit tính bền tăng , tính oxh giảm Muối có oxi clo bền , bị nhiệt phân cho Cl- O2 : t 0C 3NaClO �� � NaCl + NaClO3 t C 4NaClO3 �� � NaCl + 3NaClO4 t C NaClO4 �� � NaCl + 2O2 C HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA CLO I Nước Javen 1) Thành phần: Dung dịch nước javen chứa đồng thời muối NaCl NaClO 2) Tính chất: * Do chứa muối NaClO (chứa Cl+) nên có tính oxi hóa mạnh, bền với nhiệt tính tẩy màu NaClO + 2HCl NaCl + Cl2 + H2O 70 C 3NaClO ��� � NaClO3 + 2NaCl * Muối NaClO muối axit yếu (yếu axit cacbonic) NaClO + H2O + CO2 NaHCO3 + HClO 3) Điều chế: * Cho clo tác dụng với dung dịch kiềm nhiệt độ thường Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O * Điện phân dung dịch muối NaCl điều kiện khơng có màng ngăn dp 2NaCl + 2H2O �� � 2NaOH + Cl2 + H2 Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O )Ứng dụng: - Dùng để tẩy trắng tẩy uế, … II Kali clorat (hay muối Bec tole): KClO3 1) Tính chất: chất oxi hoá mạnh (được dùng để điều chế oxi phòng thí nghiệm, sản phẩm diêm, thuốc súng.) 5KClO3 + 6P �� � 5KCl + 3P2O5 MnO � 2KCl + 3O2 2KClO3 ��� t0 KClO3 + HCl đặc KCl + Cl2 + H2O KClO3 + HCl đặc + H2SO4 K2SO4 + Cl2 + H2O 2) Điều chế: * 100 C 3Cl2 + 6KOH ��� � 5KCl + KClO3 + 3H2O t 0C * 6Cl2 + 6Ca(OH)2 �� � 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O Lamlanh Ca(ClO3)2 + 2KCl ���� CaCl2 + 2KClO3 dp * KCl + H2O ��� KClO3 + H2 III Clorua vôi: Công thức cấu tạo: Ca Cl | O Cl Tính chất: Do chứa Cl +1 nên có tính oxi hố mạnh, tính tẩy màu - Là chất rắn (bột) màu trắng muối hỗn tạp (Do chứa hai gốc axit Cl- ClO-) - Tác dụng với CO2 có nước 2CaOCl2 + CO2 + H2O CaCO3 + CaCl2 + 2HClO - Tính oxihóa : HCl đ + CaOCl2 Cl2 + CaCl2 + H2O Chú ý : CaOCl2 + CO2 CaCO3 + Cl2 Điều chế: Cho Cl2 + Ca(OH)2 dạng bột hay sữa Cl2 + Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O Nếu dung dịch Ca(OH)2 dư tạo CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O Cl2 + Ca(OH)2 (dd) CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O Ứng dụng: dùng tẩy trắng, tẩy uế PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HAI HALOGEN X , Y NẰM Ở HAI CHU KỲ LIÊN TIẾP TQ: Khi cho hỗn hợp A gồm muối natri X, Y, (NaX, NaY) (Với X, Y hai halogen nằm hai chu kỳ liên tiếp kết tủa hoàn toàn dung dịch AgNO3 hay tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu m(g) kết tủa Khi ta cần xét trường hợp: Trường hợp 1: Xét X flo, Y clo NaF NaCl Phản ứng hỗn hợp với AgNO3 (chỉ có NaCl phản ứng) Tính số mol NaCl: nNaCl = n AgNO Thay vào phương trình khối lượng xem có thoả mãn khơng (tức mNaCl < mhh) Xét trường hợp 2: Với x, y thuộc halogen từ clo iot Dùng phương pháp trung bình Đặt cơng thức phân tử trung bình muối N NaX ? (đ/k: MX < M X < MY X < X < Y ) Phương trình phản ứng: NaX + AgNO3 AgX + NaNO3 Ta có: n NaX n AgX n NaNO phản ứng Tính M X dựa vào điều kiện kết 3 Cần nhớ: n m ; 9F (19); M Cl (35,5); 35Br (80); 17 55 I (127) BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THỨ TỰ PHẢN ỨNG TQ: Khi dẫn clo vào dung dịch X gồm NaCl, NaBr, NaI thứ tự phản ứng là: Cl2 + 2NaI 2NaCl + I2 (1) Cl2 + NaBr NaCl + Br2 (2) Nhận xét: sau phản ứng (1) mà Cl2 hết, NaI đủ dư khơng có phản ứng (2) TQ2: Khi dẫn hỗn hợp X gồm clo, brom vào dung dịch NaI thứ tự phản ứng là: Cl2 + 2NaI 2NaCl + I2 (1) Br2 + 2NaI 2NaBr + I2 (2) Nhận xét: Nếu sau phản ứng (1) mà NaI dư, clo hết có phản ứng (2) ... chất halogen X2 oxi hoá kim loại tạo muối MXn (muối halogenua) TQ : M n t X �� � MX n t 2Na +Cl2 �� � 2NaCl t Mg + Cl2 �� � MgCl2 t 2Al + 3Cl2 �� � 2AlCl3 Chú ý :1 F2 oxihóa tất kim loại Các halogen. .. Các halogen Cl2 , Br2 oxihóa hầu hết kim loại ( từ Au , Pt ) , tạo hợp chất có hóa trị cực đại t0 2Fe + 3Cl2 �� � 2FeCl3 Riêng I2 oxihóa kim loại thường tạo hợp chất có hóa trị thấp t0 Fe + I2... CỦA HALOGEN A HỢP CHẤT HX ( hiđrohalogenua : HF, HCl, HBr, HI ) I.Tính chất vật lí : HX chất khí khơng màu, tan tốt nước tạo thành dung dịch axit mạnh ( trừ HF ), phân li hồn tồn II Tính chất hóa