Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.6. Một số chủ đề tích hợp nhằm phát triển năng lực GQVĐ vềMT và PCTT
2.6.2. Chủ đề 2: Halogen
12 tiết (7 tiết lý thuyết + 2 tiết luyện tập + 1 tiết thực hành)
I. Lí do chọn chủ đề: Tìm hiểu tính chất lí hóa của các nguyên tố halogen và các hợp chất quan trọng của nó. Những vấn đề về MT và PCTT có nội dung liên quan đến halogaen tương đối nhiều và gần gũi với đời sống.
1. Nội dung 1: Đơn chất halogen (3 tiết)
- Cấu tạo nguyên tử và phân tử của các halogen.(X) Các halogen thuộc nhóm VIIA, gồm
F (Z=9); Cl (Z=17); Br (Z=35); I (Z=53) - Cấu tạo nguyên tử:
F: [He] 2s22p5
Cl: [Ne]3s23p5
Br: [Ar] 3d104s24p5
I: [Kr]4d105s25p5
- Cấu tạo phân tử X2 , 2 nguyên tử X liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không cực.
- Cấu tạo tinh thể: tinh thể phân tử
- Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên của các halogen. - Trạng thái: khí – lỏng – rắn
- Màu sắc đậm dần từ Flo đến iot: flo khí màu lục nhạt, clo vàn lục, brom chất lỏng dễ bay hơi màu đỏ nâu, iot chất rắn đen tím khi thăng hoa thành hơi màu tím.
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần từ flo đến iot. - Tính tan:
Flo không tan trong nước vì nó phân hủy nước mạnh, các halogen khác tan tương đối ít trong nước và tan nhiều trong một số chất hữu cơ.
- Tính chất hóa học của các halogen. - Các halogen đều có tính oxi hóa mạnh
- Tính oxi hóa các halogen giảm dần: flo>clo>brom>iot
Tác dụng với kim loại:
F2 tác dụng được với cả Au, Pt
Cl2 và Br2 phản ứng hầu hết kim loại, cần đun nóng I2 phản ứng cần nhiệt độ và xúc tác (H2O)
2Na + Cl22NaCl 2Fe + 3Cl22FeCl3
Trong các phản ứng trên các halogen đều đóng vai trò là chất oxi hóa
Tác dụng với phi kim Với H2 H2 + F22HF H2 + X22HX Với halogen khác 2P + 3Cl22PCl3 5Cl2 + Br2 + 6H2O 10 HCl + 2HBrO3
Halogen không tác dụng với O2, N2
Tác dụng với nước
2F2 + 2H2O 4HF + O2
Cl2 + H2O <=> HCl + HClO I2 hầu như không tác dụng với nước
Tác dụng với dung dịch bazo
Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
Tác dụng với hợp chất khác
Cl2 + SO2 + 2H2O2HCl + H2SO4
- Ứng dụng và phương pháp điều chế các halogen.
- Ứng dụng :
+ Flo :
ứng dụng chủ yếu của flo là dưới dạng dẫn xuất Ví dụ: chất dẽo, teflon
Freon: được dùng trong tủ lạnh, máy lạnh, khi được thải ra khí quyển, freon phá hủy tầng ozon gây hại cho môi trường làm thủng tầng ozon, hiệu ứng nhà kính gây biến đổi khí hậu... vì vậy chúng đang được thay thế dần bằng các chất khác.
Dung dịch NaF loãng còn dùng làm thuốc chống sâu răng. + Clo:
Clo được dùng để sát trùng nước trong hệ thống cung cấp nước sạch, tẩy trắng vải sợi, giấy... clo là nguyên liệu để sản xuất nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ, sản
xuất axit clohiđric, nước javen, clorua vôi...
Từ những sản phẩm hữu cơ chứa clo người ta chế tạo được chất dẽo, sợi tổng hợp, da giả...hiện nay clo cùng với axit sunfuric, amoniac, xo đa..được xếp vào những sản phẩm quan trọng nhất do công nghiệp hóa chất sản xuất.
+ Brom :
Brom được dùng chế tạo một số dược phẩm, phẩm nhuộm...nó cũng được dùng chế tạo bạc bromua (AgBr) là chất nhạy cảm với ánh sáng để tráng lên phim ảnh.
+ Iot:
Iot được dùng nhiều dưới dạng cồn iot (dung dịch iot 5% trong ancol etylic) để làm chất sát trùng. Nguyên tố iot có trong thành phần của nhiều dược phẩm. Muối ăn được trộn với một lượng nhỏ KI hoặc KIO3 được gọi là muối iot. Sử dụng muối iot giúp tránh được rối loạn do thiếu iot.
- Điều chế
Flo Clo Brom Iot
Điện phân hỗn hợp KF và HF (hỗn hợp ở thể lỏng ) Cho HCl đặc tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như MnO2 hoặc
KMnO4
Hoặc điện phân dung dịch muối ăn có màng ngăn. Được sản xuất từ nước biển hoặc 2NaBr + Cl2 2NaCl +Br2 Trong công nghiệp người ta sản xuất iot từ rong biển. 2NaI + 2H2SO4I2 + SO2 + Na2SO4 + 2H2O
2. Nội dung 2: Hợp chất halogen (3 tiết)
a. Axit halogenhiđric và muối của axit halogenhiđric. Tính axit và tính khử tăng dần từ HF đến HI
HF <HCl <HBr <HI - Axit clohiđric:
Axit clo hiđric là chất lỏng không màu, mùi xốc khối lượng riêng D = 1,19 g/cm3. Dung dịch HCl đặc “bốc khói” trong không khí ẩm.
+ Tính chất hóa học:
Tính axit mạnh:
Tác dụng với quì tím
Tác dụng với kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hóa học muối + H2
Mg +2HCl MgCl2 + H2
Tác dụng với bazo, ozit bazo muối + H2O
MgO + 2HCl MgCl2 + H2O
Tác dụng với muối muối mới + axit mới (sản phẩm tạo thành phải có khí, tủa) HCl + AgNO3AgCl + HNO3
Tính khử
MnO2 + 4HCl Cl2 + MnCl2 + 2H2O + Điều chế
Phòng thí nghiệm: cho tinh thể natri clorua tác dụng với axit sunfuric đặc NaCl(khan) + H2SO4đđ NaHSO4 + HCl (nhiệt độ <250 0C) Trong công nghiệp:
Phương pháp tổng hợp từ H2 và Cl2
Phương pháp sunfat
2NaCl + H2SO4Na2SO4 + 2HCl (nhiệt độ ≥ 400 0C) Quá trình clo hóa hợp chất hữu cơ
Muối clorua và nhận biết ion clorua
Muối clorua là muối của axit clo hiđric. Đa số muối clorua tan nhiều trong nước trừ một số muối không tan như AgCl, ít tan như CuCl, PbCl2
Nhận biết muối clorua:
Thuốc thử dung dịch AgNO3 hiện tượng kết tủa trắng AgCl b. Hợp chất có oxi của các halogen.
- Hiđroxit: công thức và gọi tên
HClO: axit hipocloro; HClO2: axit cloro; HClO3: axit cloric; HClO4: axit pecloric Độ bền tăng dần: HClO ; HClO2; HClO3; HClO4
Tính oxi hóa giảm dần: HClO ; HClO2; HClO3; HClO4
HClO có tính oxi hóa mạnh, có tính tẩy màu, sát trùng diệt khuẩn... - Nước javen: dung dịch NaCl và NaClO
+ Điều chế:
Phòng thí nghiệm: cho clo tác dụng với dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO +H2O
Trong công nghiệp: điện phân dung dịch NaCl (nồng độ 15 – 20%) không có màng ngăn.
+Ứng dụng: tẩy màu, tẩy trắng vải sợi tẩy uế chuồng trại chăn nuôi... - Clorua vôi: CaOCl2
+ Điều chế: cho khí clo tác dụng với vôi tôi hoặc sữa vôi ở 30 0 C Cl2 + Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O
CaOCl2 là muối hỗn tạp của axit clohiđric và axit hipocloro Chất bột màu trắng, có mùi xốc, tính oxi mạnh
Ứng dụng: Clorua vôi được sử dụng nhiều hơn nước javen vì rẻ tiền hơn hàm lượng hipoclorit cao hơn, dễ bảo quản và dễ chuyên chở.
- Kali clorat: KClO3
+ Điều chế: cho clo tác dụng với dung dịch kiềm nóng hoặc điện phân dung dịch KCl 25% ở 70 – 75 0 C.
+ Tính chất: KClO3 là chất rắn kết tinh, không màu, nóng chảy ở 356 0 C . Tan nhiều trong nước nóng nhưng tan ít trong nước lạnh.