2.3.5.1. Mục tiêu của chương [28]
* Về kiến thức :
Phải làm cho học sinh hiểu :
- Tính oxi hoá mạnh của các nguyên tố halogen.
- Nguyên nhân làm cho các halogen có sự giống nhau về tính chất hoá học cũng như sự biến đổi có quy luật tính chất của đơn chất và hợp chất của chúng.
- Nguyên tắc chung và phương pháp điều chế halogen và một số hợp chất quan trọng của chúng.
- Ứng dụng của các halogen và một số hợp chất của chúng.
*Về kĩ năng :
Cần phải rèn cho học sinh những kĩ năng sau :
- Kĩ năng quan sát thí nghiệm (tính tan của hiđro clorua) và làm thí nghiệm (điều chế axit HCl, nhận biết ion clorua ...).
- Tiếp tục củng cố kĩ năng cân bằng phản ứng oxi hoá- khử bằng phương pháp thăng bằng electron.
- Rèn luyện kĩ năng dựa vào cấu tạo phân tử để suy ra tính chất của chất.
- Rèn luyện kĩ năng giải bài tập định tính và định lượng.
* Về giáo dục, tính cảm, thái độ :
Giáo viên cần phải :
- Say mê học tập, yêu thích môn Hoá học.
- Phòng bệnh do thiếu Iot: vận động gia đình và làng xóm dùng muối iot.
- Chống ô nhiễm bảo vệ môi trường.
2.3.5.2. Hệ thống bài tập hoá học củng cố và phát triển kiến thức củachương chương
Loại bài tập số 1 : Sử dụng khi nghiên cứu bài “Khái quát về nhóm halogen”.
Đề bài 1 : Trong các hợp chất, flo chỉ có số oxi hoá -1, còn các halogen khác ngoài số oxi hoá -1 còn có các số oxi hóa +1, +3, +5, +7. Giải thích vì sao ? Tại sao số oxi hoá của halogen lại là số lẻ và tối đa là +7 ?
F (Z = 9): C¸c halogen kh¸c:
2s2 2p5 ns2 np5 nd0
Do có phân lớp nd còn trống nên khi bị kích thích có thể lên tới 3, 5, 7 electron độc thân.
Kiến thức cũ được tái hiện : Viết cấu hình electron, biểu diễn dưới dạng ô lượng tử. So sánh giá trị độ âm điện của các halogen với các nguyên tố khác, bản chất liên kết cộng hoá trị.
Kiến thức mới được lĩnh hội : biết được các số oxi hoá có thể có của các nguyên tố halogen. Nguyên nhân số oxi hoá là những số lẻ, tối đa là +7.
Đề bài 2 : Cho nhận xét về quy luật biến đổi trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen theo dãy : F2-Cl2-Br2-I2.
Hướng dẫn : Trạng thái tập hợp đậm đặc dần, màu sắc đậm dần, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần.
Kiến thức cũ được tái hiện : Tính chất vật lí của các đơn chất halogen.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Rút ra quy luật biến đổi tính chất vật lí của các đơn chất halogen, nguyên nhân gây ra sự biến đổi đó.
Đề bài 3 : Vì những nguyên nhân nào mà Clo có độ âm điện bằng 3,0 Nitơ cũng có độ âm điện bằng 3,0 nhưng đơn chất clo thì rất hoạt động hoá học trong khi đơn chất nitơ thì tương đối trơ về mặt hoá học ở điều kiện thường ?
Hướng dẫn : Nguyên tử N có cấu hình electron [X]2s22p3, nguyên tử clo có cấu hình electron [X]3s23p5 đều có xu hướng dễ nhận thêm electron tuy nhiên phân tử N2 tồn tại liên kết ba bền vững nên ở điều kiện thường N2 trơ về mặt hoá học chỉ ở điều kiện nhiệt độ cao mới trở nên hoạt động. Với Cl2 trong phân tử chỉ có liên kết đơn ở ngay điều kiện thường đã có thể phân li ra nguyên tử nên hoạt động hoá học rất mạnh.
Kiến thức cũ được tái hiện : Cấu hình electron nguyên tử, liên kết hoá học.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Tính chất hoá học của một chất do công thức cấu tạo quyết định (chính xác hơn là do liên kết trong phân tử quyết định).
Đề bài 4 : Trong tự nhiên các halogen tồn tại dạng đơn chất hay hợp chất ? Phân tích, cho một số ví dụ về dạng tồn tại của các halogen trong tự nhiên ?
Hướng dẫn : Các halogen đều hoạt động hoá học mạnh cho nên trong tự nhiên chúng chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Chẳng hạn Na3AlF6 (criolit), NaCl.KCl (sinvinit), ...
Kiến thức cũ được tái hiện : Tính chất hoá học chung của các halogen.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Biết vận dụng những kiến thức đã học để trả lời những câu hỏi liên quan đến thực tiễn. Biết thêm tên và thành phần các loại quặng chứa halogen trong tự nhiên.
Đề bài 5 : Cho biết ý nghĩa các số liệu cho ở bảng dưới đây, tìm ra quy luật và giải thích nguyên nhân ?
Đơn chất F2 Cl2 Br2 I2
Năng lượng liên
kết X
-X(KJ/mol)
Hướng dẫn :
F (Z = 9): C¸c halogen kh¸c:
2s2 2p5 ns2 np5 nd0
Nhận xét : Tất cả các đơn chất halogen đều tồn tại liên kếtσ , từ clo trở đi có
khả năng hình thành thêm liên kết phụ theo kiểu cho nhận, tuy nhiên chỉ phù hợp nhất đối với clo còn sau đó kém dần.
Kiến thức cũ được tái hiện : Liên kết cộng hoá trị, cấu hình e của các nguyên tử halogen.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Nắm được khái niệm năng lượng liên kết, biết cách sử dụng khái niệm năng lượng liên kết để tìm hiểu, giải thích bản chất sự hình thành liên kết trong các đơn chất halogen, hình thành ở học sinh thói quen sử dụng các thông số vật lí vào việc tìm hiểu giải thích bản chất các hiện tượng hoá học, rút ra được quy luật biến đổi độ bền phân tử trong dãy đơn chất halogen.
Loại bài tập số 2 : Sử dụng khi nghiên cứu bài “Clo”.
Đề bài 1 : Hiện tượng xảy ra khi sục khí clo vào nước là hiện tượng vật lí hay hiện tượng hoá học ? Giải thích ?
Hướng dẫn : Dẫn khí clo vào nước, một phần tan trong nước và một phần clo tác dụng với nước. Như vậy vừa có hiện tượng vật lí, vừa có hiện tượng hoá học.
Hiện tượng vật lí : Nước clo thường có màu vàng nhạt, luôn bốc lên mùi xốc của clo.
Hiện tượng hoá học : Clo tác dụng với nước tạo ra 2 axit : Cl2 + H2O HCl + HClO
Kiến thức cũ được tái hiện : Hiện tượng vật lí, hiện tượng hoá học. Một số tính chất lí, hoá của clo.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Thành phần của nước clo, hiểu được bản chất của việc dùng khí clo để xử lí nước sinh hoạt.
Đề bài 2 : Quan sát thí nghiệm sắt cháy trong clo. Nêu hiện tượng, giải thích nguyên nhân ?
(giáo viên tiến hành thí nghiệm như mô tả ở hình vẽ)
Hướng dẫn : Sắt cháy trong clo cho ra sắt(III) clorua dưới dạng khói nâu đỏ. 2Fe + 3Cl2 nhiệt độ 2FeCl3
Kiến thức mới được lĩnh hội : Clo có tính oxi hoá mạnh, khi tác dụng với sắt thì đưa sắt về số oxi hoá +3, dung dịch FeCl3 có màu vàng nhạt trong khi dung dịch FeCl2 không màu.
Đề bài 3 : Hãy quan sát thí nghiệm sau nêu hiện tượng, giải thích nguyên nhân.
(Giáo viên biểu diễn thí nghiệm như mô tả ở hình vẽ)
TN1 : Đóng khoá K. TN2 : Mở khoá K.
Hướng dẫn : Khi mở khoá K có hiện tượng quỳ tím hoá đỏ, sau đó mới bị mất màu do axit HCl, HClO sinh ra bởi Cl2 tác dụng với H2O.
Kiến thức cũ được tái hiện : axit làm đỏ quỳ tím, axit sunfuric đặc rất háo nước, tính chất hoá học của clo (tác dụng một phần với nước), nguyên tắc làm khô các chất.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Khí clo khô không làm mất màu giấy quỳ tím, khí clo ẩm làm mất màu giấy quỳ tím vì tính chất oxi hoá mạnh của HClO sinh ra.
Đề bài 4 : Cho biết nguyên tắc để điều chế khí clo trong phòng thí nghiệm, giải thích vì sao khí clo sau khi điều chế xong lại được dẫn qua dung dịch NaCl rồi qua dung dịch H2SO4 đặc.
Hướng dẫn : Nguyên tắc chung điều chế clo trong phòng thí nghiệm là cho axit HCl đặc tác dung với chất oxi hoá mạnh (KMnO4, MnO2, ...). Khí clo được điều chế trong phòng thí nghiệm thường có lẫn hiđro clorua, hơi nước. Dẫn hỗn hợp qua dung dịch NaCl để loại bỏ hiđro clorua, qua dung dịch H2SO4 đậm đặc để loại bỏ hơi nước.
Kiến thức cũ được tái hiện : Nguyên tắc làm khô các chất, tính chất vật lí của axit HCl. Phản ứng oxi hoá - khử.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Khí clo sau khi mới điều chế là khí clo ẩm có lẫn hiđro clorua, muốn thu được khí clo tinh khiết cần phải tiếp tục loại bỏ tạp chất.
Đề bài 5 : Trong phòng thí nghiệm có các hoá chất : NaCl tinh thể, MnO2, H2SO4 đặc và nước cất, các dụng cụ cần thiết coi như đủ, hãy trình bày hai phương án có thể dùng để điều chế clo. Nếu xuất phát từ một lượng NaCl như nhau thì phương án nào cho nhiều khí clo hơn ?
Hướng dẫn :
Phương án 1 : Trộn NaCl rắn với H2SO4 đặc rồi đun để điều chế hiđro clorua, tiếp đó cho hiđro clorua hợp nước tạo thành axit clohiđric đặc và sau cúng cho MnO2 oxi hoá HCl đặc ở điều kiện có nhiệt độ.
Phương án 2 : Trộn cả 3 chất NaCl tinh thể, MnO2 và H2SO4 đặc rồi đun nóng, tức là cho MnO2 oxi hoá NaCl trong môi trường axit.
Phương án 2 đơn giản hơn, lại thu được nhiều Cl2 hơn do không có anion Cl- tham gia là chất môi trường.
Kiến thức cũ được tái hiện : Phản ứng điều chế hiđro clorua, đơn chất clo ở trong sách giáo khoa.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Biết được phản ứng điều chế Cl2 trực tiếp từ muối clorua, axit sunfuric đặc và chất oxi hoá như MnO2, KMnO4, K2Cr2O7.
Đề bài 6 : Viết các trường hợp có thể xảy ra khi điện phân dung dịch NaCl ?
Hướng dẫn : 2NaCl + 2H2O đpdd, có mn 2NaOH + H2 + Cl2
NaCl + H2O đpdd, không mn NaClO + H2
Kiến thức cũ được tái hiện : Tính chất hoá học của clo, phương pháp điều chế clo trong công nghiệp.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Biết được các trường hợp xảy ra khi điện phân dung dịch muối ăn, ý nghĩa của màng ngăn trong các phản ứng trên. Biết được phương trình dùng để điều chế nước Gia-ven.
Loại bài tập số 3 : Sử dụng khi nghiên cứu bài “Hiđro clorua - Axit clohiđric và muối clorua”.
Đề bài 1 : Các em hãy quan sát thí nghiệm nêu hiện tượng xảy ra, giải thích ?
(Giáo viên biểu diễn thí nghiệm như mô tả ở hình vẽ)
Hướng dẫn : Nước dâng lên nhanh do sự giảm áp suất mạnh trong bình khi các phân tử hiđro clorua tan trong nước tạo thành dung dịch axit clohiđric.
Kiến thức cũ được tái hiện : Liên kết cộng hoá trị. Dung dịch axit làm đổi màu chất chỉ thị.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Hiđro clorua tan nhiều trong nước, khi tan trong nước tạo thành dung dịch axit clohiđric, rút ra quy luật : các chất khí càng phân cực càng dễ tan trong nước và ngược lại.
Đề bài 2 : Viết phương trình hoá học cho phản ứng hoặc nêu hiện tượng xảy ra (nếu có), từ đó cho nhận xét. Khi cho lần lượt các chất Fe, Pb, bột CaCO3, giấy quỳ tím khô vào bình chứa :
a/ Dung dịch axit clohiđric loãng. c/ Hiđro clorua. b/ Dung dịch axit clohiđric đậm đặc.
Hướng dẫn :
a/ Dung dịch HCl loãng :
+ Hầu như không tác dụng với Pb ở điều kiện thường do PbCl2 rất ít tan, ở nhiệt độ cao vẫn phản ứng do PbCl2 tan trong nước nóng.
+ Bột CaCO3 bị hoà tan giải phóng khí :
CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O + Giấy quỳ tím khô bị chuyển sang màu đỏ.
b/ Dung dịch HCl đậm đặc tương tự như dung dịch HCl loãng chỉ khác là tác dụng với Pb ở ngay điều kiện thường do có phản ứng hoà tan PbCl2 :
PbCl2 + 2HCl H2PbCl4
c/ Hiđro clorua có tính chất hoá học khác hoàn toàn với dung dịch axit clohiđric : + Không tác dụng với Fe, Pb.
+ Không tác dụng với CaCO3.
+ Không làm đổi màu giấy quỳ khô.
Kiến thức cũ được tái hiện : Tính chất hoá học chung của các axit.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Sự khác nhau của dung dịch axit clohiđric loãng và đậm đặc khi tác dụng với kim loại Pb. Sự khác nhau về tính chất hoá học của hiđro clorua khan và dung dịch axit clohiđric.
Đề bài 3 : Tại sao người ta có thể điều chế được HF(K), HCl(K) bằng cách cho CaF2 rắn, NaCl rắn tác dụng với H2SO4 đặc, nóng. Nhưng không thể điều chế được HBr, HI bằng cách cho KBr rắn, KI rắn tác dụng với H2SO4 đặc, nóng. Dự đoán xem phản ứng sau có xảy ra không ? Viết phương trình hoá học cho phản ứng (nếu có). KMnO4 + HBr ?
Hướng dẫn : 2HBr + H2SO4 đặc, nóng Br2 + SO2 + 2H20 8HI + H2SO4 đặc, nóng 4I2 + H2S + 4H2O
Kiến thức cũ được tái hiện : Phương pháp điều chế hiđro clorua, điều chế clo, phản ứng oxi hoá - khử.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Chiều hướng phản ứng oxi hoá - khử. Theo dãy HF - HCl - HBr - HI tính khử tăng dần (HBr, HI là những chất khử mạnh). Các đơn chất Cl2, Br2, I2 đều có thể điều chế được bằng cách cho axit HX đặc tác dụng với KMnO4.
Đề bài 4 : Làm thế nào để có thể phân biệt được 4 gói bột có màu tương tự nhau : CaCO3, BaSO4, AgCl, PbCl2 ?
Hướng dẫn : Tất cả chúng đều không tan trong nước lạnh. Tan trong axit mạnh là CaCO3, tan trong nước nóng là PbCl2, hoá đen ngoài ánh sáng mặt trời là AgCl, còn lại BaSO4.
Kiến thức cũ được tái hiện : Tính tan của muối, các tính chất hoá học chung của muối.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Biết được một số tính chất riêng của các muối trên, vận dụng những tính chất đó để làm bài tập nhận biết.
Đề bài 5 : Hãy nêu biện pháp xử lí chất thải độc hại có chứa các chất : HCl, Cl2, CO2, CO, SO2 bằng phương pháp hoá học ?
Hướng dẫn : Các chất có thể tác dụng với dung dịch bazơ : HCl, Cl2, CO2, SO2. Để loại bỏ các chất trên chúng ta có thể chọn dung dịch nước vôi giá thành hạ, lại dễ kiếm. Còn lại CO là chất có tính khử, dùng CuO dư, nhiệt độ để loại bỏ.
Kiến thức cũ được tái hiện : Phản ứng trao đổi, phản ứng oxi hoá khử, tính chất của Clo, axit, oxit axit.
Kiến thức mới được lĩnh hội : Kiến thức làm việc với các chất độc hại, khả năng vận dụng kiến thức đựợc học vào thực tiễn đời sống lao động sản xuất bảo vệ môi trường.
Loại bài tập số 4 : Sử dụng khi nghiên cứu bài “Sơ lược về hợp chất có oxi của clo”.
Đề bài 1 : Các em hãy quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng xảy ra, giải thích ?
(Giáo viên biểu diễn thí nghiệm như mô tả ở hình vẽ)
Hướng dẫn : Khi không có xúc tác, quá trình nhiệt phân ưu tiên tạo ra KClO4
và KCl. Khi có mặt xúc tác MnO2, quá trình nhiệt phân ưu tiên tạo ra KCl và O2.
Kiến thức cũ được tái hiện : Phản ứng oxi hoá - khử, sự cháy.
Kiến thức mới được lĩnh hội : KClO3 nói riêng và hợp chất có oxi của clo khác như NaClO, CaOCl2 đều bị nhiệt phân và thể hiện tính oxi hoá mạnh, sự ảnh hưởng của chất xúc tác tới tốc độ của phản ứng.
Đề bài 2 : Viết CTPT, CTCT những axit chứa oxi của clo, sắp xếp các axit đó theo chiều tăng dần của tính axit, giải thích ?
Hướng dẫn :
H O Cl H O Cl O H O Cl O H O Cl O
O
O O
; ; ;
C¸c c«ng thøc cÊu t¹o cña c¸c axit:
Theo dãy từ trên xuống tính axít tăng dần từ HClO (axit rất yếu) đến HClO2 (axit trung bình), HClO3 (axit mạnh), HClO4 (axit rất mạnh). Nguyên nhân là do liên kết H - O - bị phân cực về phía nguyên tử oxi, sự phân cực sẽ càng tăng khi số lượng nguyên tử oxi không liên kết với hiđrô xung quanh nguyên tử clo càng nhiều.
Kiến thức cũ được tái hiện : Từ công thức phân tử viết công thức cấu tạo, sử