Lý thuyết Hóa lớp 10 bài 21: Nhóm Halogen được TaiLieuViet sưu tầm và tổng hợp các câu hỏi lí thuyết và trắc nghiệm có đáp án đi kèm nằm trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 10 sách Kết nối tri thức. Mời quý thầy cô cùng các bạn tham khảo tài liệu dưới đây.
1. Trạng thái tự nhiên
– Nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học còn gọi là nhóm halogen, gồm sáu nguyên tố: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At) và tennessine (Ts). Bốn nguyên tố F, G, Br và T tồn tại trong tự nhiên, còn At và Ts là các nguyên tố phóng xạ.
– Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, phần lớn ở dạng muối halide, phổ biến nhu calcium fluoride, sodium chloride.
Bảng 21.1. Nồng độ các ion halide trong nước biển
– Trong cơ thể người, nguyên tố chlorine có trong máu và dịch vị dạ dày (ở dạng ion Cl–), nguyên tố iodine có tuyến giáp (ở dạng hợp chất hữu cơ).
| Các nguyên tố halogen tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, phổ biến là muối của fluorine và chlorine. |
|---|
2. Cấu tạo nguyên tử, phân tử
– Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dễ nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm gần nhất:
ns2np5 + 1e → ns2np6
– Do vậy, số oxi hóa đặc trưng của các halogen trong hợp chất là -1.
– Tuy nhiên, khi liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn, các halogen có thể có các số oxi hóa dương: +1, +3, +5, +7 (trừ fluorine có độ âm điện lớn nhất, nên fluorine luôn có số oxi hóa bằng -1 trong mọi hợp chất).
3. Tính chất vật lí
– Trạng thái tồn tại, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy (tnc), nhiệt độ sôi (ts) của halogen được trình bày ở Bảng 21.2:
Bảng 21.2. Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen
– Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng từ F2 đến I2 do:
+ Tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.
+ Khối lượng phân tử tăng.
– Ở điều kiện thường, các halogen ít tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ như alcohol, benzene. Trong y học, dung dịch iodine loãng trong ethanol được dùng làm thuốc sát trùng.
– Bromine gây bỏng sau khi tiếp xúc với da. Hít thở không khí có chứa halogen với nồng độ vượt ngưỡng cho phép làm tổn hại niêm mạc tế bào đường hô hấp, gây co thắt phế quản, khó thở.
4. Tính chất hóa học
– Halogen là các phi kim điển hình, có tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine.
a. Tác dụng với kim loại
– Các halogen phản ứng trực tiếp với nhiều kim loại, tạo muối halide.
– Sodium nóng chảy sẽ cháy với ngọn lửa sáng chói trong khi chlorine, tạo thành sodium chloride: 2Na + Cl2 → 2NaCl
– Dây sắt (iron) nung đỏ sẽ bốc cháy trong khi chlorine, tạo thành khói màu nâu đỏ là iron(III) chloride: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
b. Tác dụng với hydrogen
– Các halogen phản ứng với hydrogen, tạo thành hydrogen halide.
Bảng 21.3. Một số đặc điểm của phản ứng giữa halogen và hydrogen
– Mức độ phản ứng của các halogen với hydrogen giảm dần khi đi từ fluorine đến iodine, phù hợp với tính oxi hóa của các halogen giảm dần từ F2 đến I2
c. Tác dụng với nước
– Khi tan vào nước, một phần Cu tác dụng với nước tạo thành HCl (hydrochloric acid) và HClO (hypochlorous acid): Cl2 + H2O ⇔ HCl + HClO
– Hypochlorous acid có tính oxi hóa mạnh nên chlorine trong nước có khả năng diệt khuẩn, tẩy màu và được ứng dụng trong khử trùng nước sinh hoạt.
d. Tác dụng với dung dịch kiềm
– Chlorine phản ứng với dung dịch kiềm ở điều kiện thường, tạo thành nước Javel (Gia-ven): Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
– Nước Javel (chứa NaClO (sodium hypochlorite), NaCl và một phần NaOH dư) được dùng làm chất tẩy rửa, khử trùng.
– Khi đun nóng, Cl2 phản ứng với dung dịch kiềm tạo thành muối chlorate: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O
– Potassium chlorate là chất oxi hoá mạnh, được sử dụng chế tạo thuốc nổ, hỗn hợp đầu que diêm,…
e. Tác dụng với dung dịch halide
– Chlorine có thể oxi hoá ion Br– trong dung dịch muối bromide và ion I– trong dung dịch muối iodide, bromine có thể oxi hóa ion I– trong dung dịch muối iodide.
Cl + 2NaBr– → NaCl + Br2
Br2 + 2Nal → 2NaBr + I2
– Trong công nghiệp, phản ứng giữa chlorine và ion bromide được ứng dụng để điều chế bromine từ nước biển.
|
Các đơn chất halogen từ fluorine đến iodine: – Nhiệt độ nóng chảy tăng dần, nhiệt độ sôi tăng dần. – Là phi kim điển hình, tính oxi hoá giảm dần. |
|---|
5. Điều chế Chlorine
– Năm 1774, C. W Scheele (Se-lơ), nhà hóa học người Thụy Điển, điều chế được chlorine khi cho quặng pyrolusite (MnO2) tác dụng với hydrochloric acid đặc: MnO2 + 4HCl (đặc) → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
– Ngày nay, phản ứng trên vẫn được dùng khi cần điều chế khí Cl2 trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, còn có thể thay MnO2 bằng KMnO4 rắn để điều chế khí C: 2KMnO4 + 16HCl (đặc) → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
– Trong công nghiệp, chlorine được sản xuất ở nhiệt độ thường bằng cách điện phân dung dịch muối ăn bão hoà, có màng ngăn giữa các điện cực: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
B. Bài tập minh họa
Bài 1: Trong tự nhiên, một số phi kim như carbon, nitrogen, oxygen tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất, còn các halogen đều chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Vì sao có sự khác biệt này?
Hướng dẫn giải
– Các nguyên tố halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên do nguyên tử của các nguyên tố này hoạt động hóa học rất mạnh
– Halogen có ái lực electron lớn. Nguyên tử halogen X với 7 electron lớp ngoài cùng
→ Dễ dàng nhận thêm 1 electron để tạo thành ion âm X- có cấu hình electron của khí hiếm
→ Các halogen mau chóng tạo liên kết với các nguyên tử nguyên tố khác
Bài 2: Cho dung dịch chứa 6,03 gam hỗn hợp gồm hai muối NaX và NaY (X, Y là hai nguyên tố có trong tự nhiên, ở hai chu kì liên tiếp thuộc nhóm VIIA, số hiệu nguyên tử ZX < ZY) vào dung dịch AgNO3 (dư), thu được 8,61 gam kết tủa. Thành phần phần trăm khối lượng của NaX trong hỗn hợp ban đầu là
A. 47,2 %
B. 52,8
C. 58,2%
D. 41,8%
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Giả sử Y không phải Flo
Gọi CTTB của X và Y là X
NaX → AgX
23 + X → 108 + X (g)
6,03 → 8,61 (g)
8,61.(23 + X) = 6,03. (108 + X)
X = 175,3 (Loại)
X là Clo, Y là Flo
Kết tủa chỉ gồm AgCl; nAgCl = nNaCl = 8,61 : 143,5 = 0,06 mol
% mNaCl = 0,06.58,5 : 6,03. 100% = 58,2% ⇒ % mNaF = 41,2%
Bài 3: Đốt cháy 11,9 gam hỗn hợp gồm Zn, Al trong khí Cl2 dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40,3 gam hỗn hợp muối. Thể tích khí Cl2 (đktc) đã phản ứng là
A. 8,96 lít.
B. 6,72 lít.
C. 17,92 lít.
D. 11,2 lít.
Hướng dẫn giải
Đáp án: A
Bảo toàn khối lượng: mCl2 = mmuối – mkim loại = 28,4g
⇒ VCl2 = (28,4:71). 22,4 = 8,96l
C. Trắc nghiệm Hóa học 10 bài 21
——————————
Như vậy, TaiLieuViet.vn đã gửi tới các bạn Lý thuyết Hóa học 10 bài 21: Nhóm Halogen KNTT Ngoài ra, các em học sinh có thể tham khảo môn Hóa 10 Cánh Diều, Lý 10 Cánh Diều và Toán 10 Chân trời sáng tạo tập 1, Sinh 10 Chân trời sáng tạo đầy đủ khác.
