Bài 21: KHÁI QUÁT VỀ NHÓM HALOGEN
A. Mục tiêu bài học
- Biết:
+ Vị trí, cấu hình của nhóm halogen trong bảng hệ thống tuần hoàn. + Sự biến đổi tuần hoàn về tính chất vật lý.
- Hiểu: Mối liên hệ giữa cấu hình lớp electron ngoài cùng, độ âm điện, bán kính nguyên tử... với tính chất hoá học cơ bản của các nguyên tố halogen là tính oxi hoá mạnh.
- Vận dụng:
+ Xác định số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố trong hợp chất.
+ Viết được các phương trình hóa học chứng minh tính chất oxi hoá mạnh của các nguyên tố halogen, quy luật biến đổi tính chất của các nguyên tố trong nhóm.
+ Tính thể tích hoặc khối lượng dung dịch chất tham gia hoặc tạo thành sau phản ứng.
+ Tìm tên nguyên tố, công thức của hợp chất.
B. Hoạt động tự học
I. Chuẩn bị
1. Kiến thức cũ
- Nắm chắc định luật tuần hoàn và quy luật biến đổi tính chất của các chất trong cùng một phân nhóm chính.
Các hợp chất của halogen có ứng dụng nhiều trong
- Liên kết hóa học.
- Tính chất hóa học của phi kim.
2. Tư liệu tham khảo
- Sưu tập hình ảnh và ứng dụng của các halogen trong đời sống. - Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.
3. Chuẩn bị bài mới:
Hoạt động 1: Tìm hiểu vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn:
Nhóm halogen gồm các nguyên tố: Flo (F), clo (Cl); brom(Br); iot(I) và atatin(At). (Trong đó, atatin là nguyên tố phóng xạ, không gặp trong thiên nhiên, được nghiên cứu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ.).
- Quan sát bảng tuần hoàn cho biết vị trí của nhóm halogen.
... ...
Hoạt động 2: Tìm hiểu cấu hình electron nguyên tử, cấu tạo phân tử:
- Viết cấu hình của các nguyên tố halogen. F9; Cl17; Br35; I53
...
...
Nhận xét đặc điểm chung về số electron lớp ngoài cùng:
+ Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen có điểm gì giống nhau?
... + Halogen có xu hướng nhường hay nhận electron? Vì sao?
... + Vì sao phân tử halogen được cấu tạo bởi 2 nguyên tử (X2)?
...
Hoạt động 3: Nghiên cứu sự biến đổi tính chất của các halogen
Quan sát bảng 11 trang 95/SGK:
a. Sự biến đổi tính chất vật lí của các đơn chất halogen theo quy luật nào? ...
b. Sự biến đổi độ âm điện?
- So sánh độ âm điện của Flo so với các nguyên tố khác trong bảng hệ thống tuần hoàn (Bảng 6 trang 45/SGK)? Từ đó rút ra tính chất đặc biệt của F so với các halogen khác.
... c. Sự biến đổi tính chất hóa học:
- Thông qua cấu hình và độ âm điện hãy dự đoán tính chất hóa học của các halogen.
... Nguyên tử các nguyên tố halogen dễ nhận 1 electron nên chúng là những phi kim điển hình.
- Phương trình hóa học minh họa. ... ... ...
II. Kiến thức cần nhớ
1. Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn:
- Nhóm halogen gồm các nguyên tố: Flo (F), clo (Cl); brom(Br); iot(I) và atatin(At).
- Vị trí: Thuộc nhóm VIIA, đứng cuối các chu kì, trước các nguyên tố khí hiếm.
2. Cấu hình electron nguyên tử, cấu tạo phân tử:
- Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nhóm halogen: ns2np5 có 7 e ở lớp ngoài cùng.
- Cấu tạo phân tử: X2 ; X-X (liên kết cộng hóa trị không cực).
3. Sự biến đổi tính chất:
a. Sự biến đổi tính chất vật lí của các đơn chất: Biến đổi có quy luật
Flo Clo Brom Iot Nhận xét
Trạng thái Khí Khí Lỏng Rắn
Màu sắc Lục nhạt Vàng lục Nâu đỏ Đen tím Đậm dần Nhiệt độ nóng chảy -219,6 -101 -7,3 113,6 Tăng dần Nhiệt độ sôi -188,1 -34,1 59,2 185,5 Tăng dần
Độ âm điện 3,98 3,16 2,96 2,66 Giảm dần
Flo không tan trong nước vì nó phân hủy nước rất mạnh. 2 F2 + 2 H2O → 4 HF + O2
Các halogen khác tan ít trong nước (độ tan giảm từ Cl2 đến I2) và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ (cồn, benzene…)
b. Sự biến đổi độ âm điện: - Độ âm điện tương đối lớn. - Từ F I độ âm điện giảm dần.
- F có độ âm điện lớn nhất nên trong hợp chất chỉ có số oxi hóa bằng -1.
c.. Sự biến đổi tính chất hóa học:
- Halogen là những phi kim điển hình, chúng có tính oxi hóa mạnh. Từ flo đến iot, tính oxi hóa giảm dần.
- Vì có 7 lớp ngoài cùng nên: X + 1e X- (tính oxi hóa mạnh) + Tác dụng với kim loại: 2Na + X2 →2NaX
+ Tác dụng với phi kim (trừ Oxi):
H2 + F2 →2HF (phản ứng ngay trong bóng tối) H2 + Cl2 →2HCl (phản ứng khi có ánh sáng)
H2 + Br2 →2HBr (phản ứng khi có nhiêt độ)
H2 + I2 ↔2HI (phản ứng thuận, nghịch, nhiệt độ cao) + Tác dụng với hợp chất:
Cl2 + NaBr →NaCl + Br2
Br2 + NaOH → NaBr + NaBrO + H2O
III. Củng cố
1. Bài tập có lời giải
Bài 1:Xác định số oxi hóa của các halogen trong các chất sau và rút ra nhận xét về số oxi hóa của chúng trong các hợp chất:
a) F2; HF; NaF; BaF2.
b) Cl2; HCl; NaCl; NaClO; NaClO3;NaClO4.
c) Br2; HBr; NaBr; HBrO; HBrO2; HBrO3; HBrO4. d) I2; HI; NaI; HIO; HIO2; HIO3; HIO4.
Giải:
Số số oxi hóa của các halogen trong các chất lần lượt là: a) F: 0; -1; -1; -1.
b) Cl: 0; -1; -1; +1; +5; +7. c) Br: 0; -1; -1; +1; +3; +5; +7. d) I: 0; -1; -1; +1; +3; +5; +7.
Nhận xét: Trong các hợp chất: Flo có số oxi hóa luôn là -1; Các halogen khác có số oxi hóa -1, +1; +3; +5; +7.
Bài 2: Vì sao halogen không có trạng thái tự do trong tự nhiên?
Giải:
Liên kết của phân tử halogen X2 không bền lắm, chúng dễ bị tách thành 2 nguyên tử X các nguyên tử này có tính oxi hóa mạnh vì chúng dễ thu thêm 1 electron nên trong thiên nhiên các halogen tồn tại ở dạng hợp chất như là hợp chất halogenua của kim loại mạnh như: Na, K, Ca, Mg…
- Flo trong khoáng vật florit (CaF2), cryolit (Na3AlF6), trong xương và men răng.
- Clo tồn tại trong muối ăn, nước biển: NaCl, MgCl2.
- Brom thường ở dạng chung với Clo, Iot có trong nước biển và những hồ mặn.
Bài 3: Dựa vào phản ứng chứng minh tính oxi hóa của halogen giảm dần từ F đến I.
Giải:
Halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi muối của chúng: Khí F2 khô có thể đẩy Cl2 ra khỏi muối clorua dạng khan:
F2 + 2KCl → Cl2 + 2 KF Trong dung dịch:
Cl2 + NaBr →Br2 + 2NaCl Br2 + 2NaI → I2 + 2NaBr
Bài 4: Viết phương trình phản ứng giữa hiđro với flo, clo, brom, iot và cho biết các halogen đóng vai trò gì trong các phản ứng đó.
Giải:
H2 + F2 → 2HF
H2 + Cl2 → 2HCl Halogen là chất oxi hóa H2 + Br2 →2HBr
H2 + I2 ↔ 2HI
Bài 5: Cho 5,4 gam một kim loại hóa trị 3 tác dụng hết với clo được 26,7 g muối clorua. Xác định tên kim loại.
Phương trình phản ứng: 2M + 3Cl2 → 2MCl3
Theo phương trình ta thấy: số mol M = số mol muối. hay M
4 , 5
= 26‚7
M + 35‚5.3 M= 27. Vậy kim loại đó là: Al.
Bài 6: Cho một lượng đơn chất halogen tác dụng hết với magie thu được 19g magie halogenua. Cũng lượng đơn chất halogen đó tác dụng hết với nhôm tạo ra 17,8g nhôm halogenua. Xác định tên halogen trên.
Giải:
Gọi halogen trên là X2 có số mol là a mol ta có phương trình phản ứng: X2 + Mg → MgX2 3X2 + 2Al→ 2AlX3 a a mol a 2a 3 mol a(24 + 2X) = 19 2a 3 ×(27 + 3X) = 17,8 24a + 2aX =19 a = 0,2 18a + 2aX =17,8 aX =7,1 X= 7‚1 0‚2 = 35,5. Vậy X là Clo.
Bài 7: Oxit cao nhất của nguyên tố R có dạng R2O7. Hợp chất khí của nó với Hidro chứa 2,74% hidro về khối lượng.
a) Tìm tên R.
b) Nếu cho 0,25 mol đơn chất của R tác dụng với hidro (vừa đủ) thu được hợp chất khí. Hòa tan khí này vào nước thu được 200 g dung dịch axit. Tính C% của dung dịch axit này.
Giải:
a) Oxit cao nhất của nguyên tố R có dạng R2O7, hợp chất khí của R với Hidro là RH Ta có: %H 1 = %R R 2,74 = 97‚26R => R≈ 35,5. Vậy R là Clo. b) Phương trình phản ứng:
Cl2 + H2 → 2HCl 0,25 0,5 mol mHCl = 0,5. 36,5 = 18,25 g C%(HCl) = (18‚25 200 ).100 % = 9,125% 2. Bài tập tự giải
Bài 1: Các halogen có thể tạo nên một số hợp chất giữa chúng với nhau như sau: ClF, BrF, ICl, BrCl, IBr, ClF3, BrF3, ICl3, BrF5, IF5, IF7
Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong các hợp chất trên và cho biết đã dựa trên cơ sở nào để xác định được số oxi hóa như vậy.
Bài 2: Các phân tử halogen không phản ứng trực tiếp với oxi nhưng chúng có thể tạo được với oxi nhiều oxit như:
Cl2O, Br2O3, ClO2, I2O5, Br2O7, OF2, Cl2O5, I2O7, BrO2.
Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trong hợp chất trên và cho biết số oxi hóa của O có gì thay đổi trong các hợp chất trên, giải thích vì sao?
Bài 3: Viết cấu hình của các ion F-, Cl-, Br-, I-.
Cho biết cấu hình electron của các ion đó trùng với cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố nào?
Bài 4: Nguyên tố hóa học A có số hiệu nguyên tử là 35. Xác định vị trí của A trong bảng tuần hoàn, tên gọi của A và cho biết tính chất hóa học cơ bản của A.
Bài 5: Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số hạt (p,n,e) là 180, trong đó số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 32. Xác định vị trí và tên gọi của X.
Bài 6: Tổng số hạt p, n, e của nguyên tử một nguyên tố nhóm VIIA là 28. Tính nguyên tử khối và viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố đó.
Bài 7: Cho 5,6 g Fe phản ứng vừa đủ với X2 thu được muối 29,6 g FeX3. Tìm X.
Bài 8: Cho 5,4 g Al phản ứng với X2 thu được 61,2 g muối AlX3. Biết hiệu suất phản ứng là 75%. Tìm X.
Bài 9: Cho kim loại hóa trị 2 phản ứng với 2,464 lít khí Cl2(đktc) thu được 11.1 g muối. Xác định tên kim loại, biết Cl2 lấy dư 10%.
Bài 10: Hợp chất khí với hiđro của một nguyên tố là RH, oxit cao nhất của nó chứa 41,2% oxi về khối lượng. Tìm nguyên tử khối của nguyên tố đó.
Bài 11: Sục khí clo dư vào dung dịch chứa NaBr và NaI đến phản ứng hoàn toàn thấy tạo ra 1,17 gam NaCl. Tính tổng số mol hỗn hợp NaBr và NaI có trong dung dịch ban đầu.
Bài 12: Cho x gam hỗn hợp bột 3 kim loại là Al, Fe, Cu tác dụng với lượng vừa đủ V lit (đktc) khí clo được hỗn hợp muối clorua tương ứng. Cho hỗn hợp muối này tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 thì được a gam kết tủa trắng. Nếu cho V lit khí clo đó đi qua dung dịch KBr dư rồi tiếp tục dẫn sản phẩm qua dung dịch KI dư thì thấy tạo ra 25,4 gam I2. Tính a gam kết tủa trắng.
C. Tự đánh giá
Thực hiện phiếu học tập và tiến hành tự đánh giá:
Cách tiến hành tự đánh giá:
Bước 1:Xác định số lượng câu đúng cho từng mục tiêu, và tổng số câu đúng cho phiếu học tập.
MỤC
TIÊU CÂU SỐ TỔNG KINỘI DUNG ẾN THỨC YẾU TB KHÁ TỐT
KẾT QUÁ Số câu đúng Xếp loại BIẾT 1, 2, 3, 5, 14 5 -Vị trí, cấu hình. -Sự biến đổi tính chất vật lý 0-2 3 4 5 HIỂU 4, 6, 9, 13 4 -Tính oxi hóa mạnh. -Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong nhóm 0-1 2 3 4 VẬN DỤNG 7, 8, 10, 11, 12, 15 6 -Xác định số oxi hóa -Chứng minh tính oxi hóa giảm dần từ F2đến I2
-Giải toán hóa
0-2 3 4-5 6 Tổng số câu 15 TỔNG 0-7 8-9 10- 12 13- 15
Bước 2: Xếp loại mức độ hiểu bài của bản thân: Học sinh căn cứ vào bảng, tự tra xếp loại thông qua số lượng câu đúng của từng phần.
Bước 3: Xếp loại về mức độ hiểu bài cho bài học.
Ví dụ minh họa: Học sinh A có số câu trả lời đúng ở từng mục tiêu như sau: Biết: 4 câu. Hiểu: 3 câu; vận dụng: 3 câu. Vậy ta có phần tự đánh giá của A là
MỤC TIÊU SỐ CÂU ĐÚNG KÊT QUẢ XẾP LOẠI
BIẾT 4 Khá
HIỂU 3 Khá
VẬN DỤNG 3 Trung bình
TỔNG 10 Khá
Lưu ý: Bảng tự nhận xét chỉ mang tính tương đối, phụ thuộc vào tính chủ quan của học sinh và khách quan của phiếu học tập.
Câu 1: Liên kết trong phân tử halogen X2 so với N2 là
A. bền. B. rất bền. C. không bền lắm. D. kém bền.
Câu 2: Khả năng hoạt động hoá học của các đơn chất halogen là
A. rất mạnh. B. trung bình. C. kém. D. rất kém.
Câu 3: Nguyên tố nào sau đây trong tất cả các hợp chất chỉ có số oxi hoá –1 ?
A. Clo. B. Flo.
C. Brom. D. Cả A, B và C.
Câu 4: Chỉ ra phát biểu sai :
A. Trong mọi hợp chất, halogen luôn có số oxi hoá –1.
B. Tính chất hoá học cơ bản của các halogen là tính oxi hoá.
C. Phân tử halogen X2 dễ bị tách thành 2 nguyên tử X.
D. Độ âm điện của nguyên tử nguyên tố halogen tương đối lớn.
Câu 5: Chỉ ra phát biểu sai : Trong nhóm halogen, từ flo đến iot ta thấy
A. trạng thái tập hợp của đơn chất từ thể khí chuyển sang thể lỏng và rắn.
B. màu sắc đậm dần.
C. nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm dần.
Câu 6: Nguyên tố clo không có khả năng thể hiện số oxi hoá :
A. +3. B. 0. C. + 1. D. +2
Câu 7: Phát biểu nào không phải là đặc điểm chung của tất cả các halogen ?
A. Nguyên tử halogen dễ thu thêm 1 electron.
B. Nguyên tố halogen đều có khả năng thể hiện các số oxi hoá –1, +1, +3, +5, +7.
C. Halogen là những phi kim điển hình.
D. Liên kết trong phân tử halogen X2 không bền lắm, chúng dễ bị tách thành 2 nguyên tử halogen X.
Câu 8: Số oxi hóa của halogen trong các chất F2O, Cl2O3, Br2O5, I2O7 lần lượt là:
A. +1, +3, +5, +7. B. -1, +5, +3, +7.
C. +1, +5, +3, +7. D. -1, +3, +5, +7.
Câu 9: Khi cho đơn chất halogen tác dụng với nước, chất giải phóng khí O2 là
A. F2. B. Cl2. C. Br2. D. I2.
Câu 10: Số oxi hóa tối đa của nguyên tử có cấu hình electron lớp ngoài cùng 2s22p5 là
A. -1. B. 0. C. +3. D. +7.
Câu 11: Kim loại nào tác dụng với dung dịch HCl loãng và tác dụng với Cl2 cho 2 loại muối clorua khác nhau?
A. Cu. B. Al. C. Zn. D. Fe.
Câu 12: Cho 20g Ca phản ứng với X2 thu được 100g muối CaX2. Đơn chất X2 là
A. F2. B. Cl2. C. Br2. D. I2.
Câu 13: Nguyên nhân tính oxi hóa giảm dần từ F2 đến I2 là do
A. bán kính nguyên tử tăng từ F2 đến I2. B. độ âm điện giảm từ F2 đến I2.
C. Cả A và B. D. Không phải hai lí do trên.
Câu 14: Tính chất nào sau đây không đúng với nhóm VIIA theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân?
A. Bán kính nguyên tử của nguyên tố tăng.
C. Độ âm điện của nguyên tử các nguyên tố giảm dần.