Bài 17. Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA trang 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113 Hóa 10 Chân trời sáng tạo

CH tr 105 MĐ

Trong đèn halogen, bao quanh dây tóc làm bằng wolfram là các khí hiếm như krypton, xenon và một lượng nhỏ halogen như bromine hoặc iodine, giúp tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Đèn halogen được sử dụng trong các máy sưởi, lò nướng, bếp halogen hồng ngoại,… do đặc điểm tỏa nhiều nhiệt.

Nhu cầu về nước sạch là thiết yếu và cấp bách của con người, nước sạch được dùng cho sinh hoạt, ăn uống và sản xuất. Cách xử lí nước phổ biến hiện nay là sử dụng nước chlorine hoặc các chất có chứa chlorine để khử trùng nước

Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? Halogen có những tính chất và ứng dụng trong lĩnh vực nào?

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

- Nhóm halogen gồm những nguyên tố nhóm VIIA: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), tennessine (Ts)

- Tính chất: tác dụng với kim loại, hydrogen, dung dịch kiềm, muối halide

- Ứng dụng:

+ Fluorine: chảo chống dính, kem đánh răng

+ Chlorine: sát khuẩn, khử trùng

+ Bromine: thuốc an thần, tráng phim ảnh

+ Iodine: chống bướu cổ, chất xúc tác, dược phẩm, thuốc nhuộm

CH tr 106 CH

1. Quan sát Hình 17.1, cho biết vị trí nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 17.1 và nhận xét

Lời giải chi tiết:

Halogen nằm ở nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn

CH tr 106 CH

2. Hãy kể tên một số chất chứa nguyên tố halogen

Phương pháp giải:

CaF₂, Ca₅(PO₄)₃F, Na₃AlF₆, NaCl, KCl

Lời giải chi tiết:

Một số chất chứa nguyên tố halogen

+ Fluorite: CaF₂

+ Fluorapatite: Ca₅(PO₄)₃F

+ Cryolite: Na₃AlF₆

+ Muối ăn: NaCl, KCl

+ Brommargyrite: AgBr

+ Iodargyrite: AgI

CH tr 106 CH

3. Từ các thông tin và quan sát Hình 17.2, nhận xét dạng tồn tại của các nguyên tố halogen trong tự nhiên

Phương pháp giải:

Tồn tại dưới dạng hợp chất

Lời giải chi tiết:

Trong tự nhiên, các halogen không tồn tại dưới dạng đơn chất, chủ yếu tồn tại dưới dạng muối của các ion halide

CH tr 107 LT

Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi biển và đại dương, phần còn lại là các lục địa và đảo. Theo em, hàm lượng nguyên tố halogen nào nhiều nhất trong tự nhiên?

Phương pháp giải:

Thành phần của biển và đại dương là muối NaCl, KCl

Lời giải chi tiết:

Trên Trái Đất, 71% là biển và đại dương mà thành phần chủ yếu của nước biển là muối chloride

=> Hàm lượng nguyên tố chloride là nhiều nhất trong tự nhiên

CH tr 107 CH

4. Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen

Phương pháp giải:

Các nguyên tố nhóm halogen đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải chi tiết:

- F: (He)2s²2p⁵

- Cl: (Ne)3s²3p⁵

- Br: (Ar)4s²4p⁵

- I: (Kr)5s²5p⁵

CH tr 107 CH

5. Từ đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết trong phân tử halogen

Phương pháp giải:

- Các nguyên tố nhóm halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải chi tiết:

- Các nguyên tố nhóm halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Có xu hướng nhận 1 electron (liên kết ion) hoặc bỏ ra 1 electron để góp chung (liên kết cộng hóa trị) để có cấu hình electron bền vững của khí hiếm

CH tr 108 CH

6. Dựa vào Bảng 17.1, nhận xét sự biến đổi về màu sắc, thể các chất ở điều kiện thường, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen

Phương pháp giải:

Quan sát Bảng 17.1 và nhận xét

Lời giải chi tiết:

- Trong nhóm halogen, đi từ F đến I

+ Màu sắc: đậm dần: lục nhạt – vàng lục – nâu đỏ - đen tím

+ Thể ở điều kiện thường: khí – khí – lỏng – rắn

+ Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: tăng dần

CH tr 108 CH

7. Giải thích sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi từ fluorine đến iodine

Phương pháp giải:

Phụ thuộc vào tương tác van der Waals

Lời giải chi tiết:

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng với tương tác van der Waals giữa các phân tử. Từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng, làm tăng tương tác van der Waals, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng

CH tr 108 LT

Ở điều kiện thường, hãy dự đoán astatine tồn tại ở thể khí, thể lỏng hay thể rắn. Giải thích

Phương pháp giải:

Trong nhóm halogen đi từ trên xuống dưới, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng

=> Lực tăng tác van der Waals tăng

Lời giải chi tiết:

Trong nhóm halogen đi từ trên xuống dưới, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng

=> Lực tăng tác van der Waals tăng

=> Nhiệt độ sôi tăng

=> Astatine trong điều kiện thường tồn tại ở thể rắn

CH tr 109 CH

8. Từ cấu tạo phân tử halogen và đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết của nguyên tử halogen trong các phản ứng hóa học

Phương pháp giải:

Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải chi tiết:

- Halogen có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns²np⁵, nên nguyên tử có xu hướng nhận thêm 1 electron hoặc dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

Sơ đồ: X + 1e → X^-

CH tr 109 CH

9. Trong phản ứng với kim loại, nhận xét sự biến đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố halogen và viết các quá trình khử xảy ra

Phương pháp giải:

Trong phản ứng với kim loại, halogen sẽ nhận 1 electron của kim loại tạo thành ion halide X^-

Lời giải chi tiết:

- Trong phản ứng với kim loại, các halogen từ số oxi hóa 0 sẽ nhận thêm 1 electron thành số oxi hóa -1

- Sơ đồ:

F + 1e → F^-

Cl + 1e → Cl^-

Br + 1e → Br^-

I + 1e → I^-

CH tr 110 CH

10. Dựa vào điều kiện phản ứng với hydrogen và giá trị năng lượng liên kết của phân tử H – X, giải thích khả năng phản ứng của các halogen với hydrogen

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

- Đi từ F đến I

+ Điều kiện phản ứng với hydrogen khó dần

+ Năng lượng liên kết H-X giảm dần => Độ bền H-X giảm dần

=> Khả năng phản ứng của các halogen với hydrogen giảm dần

CH tr 110 CH

11. Trong phản ứng với dung dịch kiềm, nhận xét sự biến đổi số oxi hóa của chlorine và cho biết phản ứng này thuộc loại phản ứng gì?

Phương pháp giải:

- Xác định số oxi hóa của Cl trong 2 phản ứng:

Lời giải chi tiết:

- Phản ứng thứ nhất:

$\overset{0}{C l_{2}} + 2 N a O H \to N a \overset{- 1}{C l} + N a \overset{+ 1}{C l} O + H_{2} O$

=> Số oxi hóa của Cl từ 0 thành -1 và +1

=> Phản ứng oxi hóa khử trong đó, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

- Phản ứng thứ 2:

$\overset{0}{3 C l_{2}} + 6 N a O H \overset{> 70^{o} C}{\to} 5 N a \overset{- 1}{C l} + N a \overset{+ 5}{C l} O_{3} + 3 H_{2} O$

=> Số oxi hóa của Cl từ 0 thành -1 và +5

=> Phản ứng oxi hóa khử trong đó, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

CH tr 111 CH

12. Tiến hành thí nghiệm 1, quan sát và ghi nhận hiện tượng

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm và quan sát

Lời giải chi tiết:

- Ống nghiệm 1: dung dịch không màu chuyển thành màu vàng nhạt

- Ống nghiệm 2: dung dịch không màu chuyển thành vàng, khi cho hồ tinh bột (không màu) thì dung dịch chuyển màu xanh tím

CH tr 111 CH

13. Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 1

Phương pháp giải:

- Ống 1: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

- Ống 2: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

Lời giải chi tiết:

- Giải thích kết quả:

+ Ống nghiệm 1: dung dịch không màu chuyển thành màu vàng nhạt của Br₂

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

+ Ống nghiệm 2: dung dịch không màu chuyển thành vàng của I₂, khi cho hồ tinh bột (không màu) thì dung dịch chuyển màu xanh tím do I₂ làm đổi màu hồ tinh bột

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

CH tr 111 CH

14. Tiến hành thí nghiệm 2, quan sát và ghi nhận hiện tượng

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm và quan sát hiện tượng

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng: Giấy màu ẩm bị nhạt màu dần sau đó mất màu

CH tr 112 CH

15. Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 2.

Phương pháp giải:

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

Lời giải chi tiết:

Sản phẩm tạo thành có khí Cl₂, khí Cl₂ bay lên tác dụng với H₂O (giấy màu ẩm) tạo thành hỗn hợp có tính tẩy màu

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

=> Giấy màu ẩm bị nhạt màu dần sau đó mất màu

CH tr 112 LT

Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau:

Cu + Cl₂ → (1)

Al + Br₂ → (2)

Ca(OH)₂ + Cl₂ → (3)

KOH + Br₂ $\overset{> 70^{o} C}{\to}$ (4)

Cl₂ + KBr → (5)

Br₂ + NaI → (6)

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

Cu + Cl₂ → CuCl₂ (1)

2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃ (2)

2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O (3)

6KOH + 3Br₂ $\overset{> 70^{o} C}{\to}$ 5KBr + KBrO₃ + 3H₂O (4)

Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ (5)

Br₂ + 2NaI → 2KBr + I₂ (6)

CH tr 112 VD

Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng vào lĩnh vực nào trong đời sống?

Phương pháp giải:

Tính tẩy màu: sát trùng, sát khuẩn

Lời giải chi tiết:

- Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng trong lĩnh vực

+ Diệt trùng nước sinh hoạt, diệt các loại vi khuẩn gây bệnh

+ Tẩy trắng sợi, vải, giấy

CH tr 113 CH

16. Nhận xét vai trò của halogen trong đời sống, sản xuất và y tế

Phương pháp giải:

- Fluorine, chlorine, bromine, iodine

Lời giải chi tiết:

- Fluorine: dùng làm chảo chống dính, thuốc trừ sâu, chống gián và được cho vào thuốc đánh răng, tạo men răng

- Chlorine: chất tẩy trắng, khử trùng nước, sản xuất 1 số chất hữu cơ

- Bromine: thuốc an thần, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, mực in, tráng phim ảnh

- Iodine: phòng bướu cổ, thiểu năng trí tuệ; ngoài ra còn dùng để sát trùng và dùng trong dược phẩm, thuốc nhuộm

=> Halogen có vai trò rất quan trọng trong đời sống, sản xuất và y tế

CH tr 113 CH

17. Tìm hiểu thêm những ứng dụng khác của halogen trong thực tế

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

- Fluorine được dùng làm chất sinh hàn trong tủ lạnh. Ngoài ra còn dùng trong công nghiệp hạt nhân để làm giàu ²³⁵U

- Hợp chất của bromine được dùng nhiều trong công nghiệp dầu mỏ, hóa chất cho nông nghiệp

CH tr 113 VD

Tại sao có thể sử dụng nước Javel để tẩy những vết mực trên áo trắng, nhưng lại không nên sử dụng trên vải quần, áo có màu?

Phương pháp giải:

Nước Javel có tính tẩy màu

Lời giải chi tiết:

Nước Javel có tính oxi hóa mạnh, có tính tẩy màu nên có thể tẩy được vết mực trên áo trắng nhưng không nên sử dụng trên vải quần, áo màu vì nước Javel sẽ làm mất màu của quần áo đó

CH tr 113 BT1

Bài 1: Hoàn thành các phương trình minh họa tính chất hóa học của các nguyên tố halogen

a) Cl₂ + H₂ →

b) F₂ + Cu →

c) I₂ + Na →

d) Cl₂ + Fe →

e) Br₂ + Ca(OH)₂ →

f) Cl₂ + KOH $\overset{100^{o} C}{\to}$

g) Br₂ + KI →

Phương pháp giải:

Lời giải chi tiết:

a) Cl₂ + H₂ → 2HCl

b) F₂ + Cu → CuF₂

c) I₂ + 2Na → 2NaI

d) Cl₂ + Fe → FeCl₃

e) Br₂ + Ca(OH)₂ → CaBr₂ + Ca(BrO)₂ + 2H₂O

f) 3Cl₂ + 6KOH $\overset{100^{o} C}{\to}$ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

g) Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂

CH tr 113 BT2

Bài 2: Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên

Phương pháp giải:

Các nguyên tố halogen có độ âm điện lớn

Lời giải chi tiết:

Các nguyên tố halogen có độ âm điện lớn, dễ nhận 1 electron

=> Có tính oxi hóa mạnh

=> Dễ tham gia các phản ứng tạo thành hợp chất

=> Trong tự nhiên, halogen không tồn tại dạng đơn chất

CH tr 113 BT3

Bài 3: Chlorine B (C₆H₅ClNNaO₂S) là chất thường được sử dụng để sát khuẩn trên các bề mặt, vật dụng hoặc dùng để khử trùng, sát khuẩn, xử lí nước sinh hoạt. Ở nồng độ cao, chloramine B có tác dụng diệt nấm mốc, vi khuẩn, virus gây bệnh cho người. Chloramine B có dạng viên nén (mỗi viên có khối lượng 0,3 – 2,0 gam) và dạng bột. Chloramine B 25% (250 mg chlorine hoạt tính trong một viên nén như hình bên) được dùng phổ biến, vì tiện dụng khi pha chế và bảo quản

a) Nồng độ chloramine B khi hòa tan vào nước đạt 0,001% có tác d ụng sát khuẩn dùng trong xử lí nước sinh hoạt. Cần dùng bao nhiêu viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam) để xử lí bình chứa 200 lít nước?

b) Chloramine B nồng độ 2% dùng để xịt trên các bề mặt vật dụng nhằm sát khuẩn, virus gây bệnh. Để pha chế dung dịch này, sử dụng chloramine B 25% dạng bột, vậy cần bao nhiêu gam bột chloramine B 25% pha với 1 lít nước để được dung dịch sát khuẩn 2%

Phương pháp giải:

Dựa vào công thức tính nồng độ phần trăm

Lời giải chi tiết:

a) 200 lít nước => 200 000g nước

250 mg = 0,25g

Đặt x là số viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam)

=> m chất tan = 0,25x (gam)

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm ta có:

0,001% = $\frac{0, 25 x}{200000 + 0, 25 x} .100 %$

=> x = 8

Vậy cần dùng 8 viên nén để xử lí bình chứa 200 lít nước

b) 1 lít nước => 1 kg nước = 1000g nước

đặt y là khối lượng chloramine B 25% dạng bột cần dùng

=> m chất tan = 0,25y (gam)

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trắm ta có:

$2 % = \frac{0, 25 y}{1000 + 0, 25 y} .100 %$

=> y = 81,6g

Vậy cần sử dụng 81,6g để pha với 1 lít nước

Lý thuyết

>> Xem chi tiết: Lý thuyết bài 17: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA