Mời quý phụ huynh và các em học sinh cùng HOC247 tìm hiểu về các nguyên tố nhóm VIA thông qua nội dung bài học Bài 21: Nhóm Halogen SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức được trình bày cụ thể và chi tiết bên dưới đây.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Trạng thái tự nhiên
- Nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá 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).
Hình 21.1. Rong biển chứa nguyên tố iodine
| Các nguyên tố halogen tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, phổ biến là muối của fluorine và chlorine. |
|---|
1.2. 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 hoá 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 hoá dương: +1, +3, +5, +7 (trừ fluorine có độ âm điện lớn nhất, nên fluorine luôn có số oxi hoá bằng -1 trong mọi hợp chất).
1.3. 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.
1.4. Tính chất hóa học
- Halogen là các phi kim điển hình, có tính oxi hoá mạnh, tính oxi hoá 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 (Hình 21.5): 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Hình 2.5. Chlorine tác dụng với dây sắt (iron) nhiệt độ cao
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 hoá 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 hoá 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 nồ, 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 hoá 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. |
|---|
1.5. Điều chế Chlorine
- Năm 1774, C. W Scheele (Se-lơ), nhà hoá 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 khi 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
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
Luyện tập Bài 21 Hóa 10 KNTT
Sau bài học này, học sinh có thể:
- Nêu được trạng thái tự nhiên của các nguyên tố halogen.
- Mô tả được trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chặt halogen.
- Giải thích được sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen dựa vào tương tác van der Waals.
- Trình bày được xu hướng các halogen nhận thêm 1 electron (từ kim loại) hoặc dùng chung electron (với phi kim) để tạo hợp chất ion hoặc hợp chất cộng hoá trị dựa theo cấu hình electron.
- Giải thích được xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen.
- Viết được phương trình hoá học của phản ứng tự oxi hoá - khử của chlorine.
- Thực hiện được (hoặc quan sát video) một số thí nghiệm chứng minh tính oxi hoá mạnh của các halogen và so sánh tính oxi hoá của các halogen trong nhóm VIIA.
3.1. Trắc nghiệm Bài 21 Hóa 10 KNTT
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 21 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. 64,3%.
- B. 39,1%.
- C. 47,8%.
- D. 35,9%
-
- A. 8,96 lít.
- B. 6,72 lít.
- C. 17,92 lít.
- D. 11,2 lít.
-
- A. 47,2%
- B. 52,8%
- C. 58,2%
- D. 41,8%
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
3.2. Bài tập SGK Bài 21 Hóa 10 KNTT
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 10 Kết nối tri thức Bài 21 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi 1 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 105 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 1 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động 2 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 2 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 3 trang 106 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 4 trang 107 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 5 trang 108 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 108 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 6 trang 109 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 109 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 7 trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 8 trang 110 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải câu hỏi 9 trang 111 SGK Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.1 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.2 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.3 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.4 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.5 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.6 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.7 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.8 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.9 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.10 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.11 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.12 trang 65 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.13 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.14 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.15 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.16 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.17 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.18 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.19 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.20 trang 66 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.21 trang 67 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.22 trang 67 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.23 trang 67 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.24 trang 67 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Giải bài 21.25 trang 67 SBT Hóa học 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hỏi đáp Bài 21 Hóa học 10 KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
