Lý thuyết trọng tâm hóa học 10 kết nối bài 21: Nhóm halogen

I. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Trong thực tiễn: Các nguyên tố halogen chủ yếu tồn tại dạng hợp chất phần lớn ở dạng muối halide phổ biến như calcium fluoride và có mặt trong muối ăn, kem đánh răng, nước tẩy rửa, nước sát trùng, đèn halogen ( đèn sáng, đèn oto, xe máy..) bếp hồng ngoại…, rong biển chứa nhiều nguyên tố iodine.

Trong cơ thể người: chlorine có trong máu, dịch dạ dày ( dạng ion Cl^- ) tuyến giáp (nguyên tố iodine)

II. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ, PHÂN TỬ

Đáp án phiếu học tập số 2:

a) Nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dễ nhận thêm 1 electron để đạt được cấu hình electron bền cùng khí hiếm gần nhất.

• Khi nguyên tử halogen liên kết với kim loại => Khi đó kim loại sẽ nhường electron và nguyên tử halogen sẽ nhận 1 electron để trở thành ion mang điện tích âm
• Khi nguyên tử halogen liên kết với phi kim => 2 phi kim kết hợp với nhau tạo thành phân tử, chúng sẽ góp electron để tạo thành các cặp electron dùng chung

=> Halogen sẽ góp chung 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững

b) Bán kính nguyên tử: Đi từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng => Lực hút giữa hạt nhân và lớp electron ngoài cùng giảm dần => Bán kính tăng dần

Độ âm điện: Đi từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng => Lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm nên độ âm điện giảm

Từ F đến I, độ âm điện giảm dần => Khả năng hút (nhận) electron giảm dần => Tính oxi hóa giảm dần

c) Nguyên tử fluorine có 7 electron ở lớp ngoài cùng, không có phân lớp d trống và có độ âm điện lớn nhất.

=> Khi tham gia liên kết hóa học, fluorine chỉ nhận 1 electron từ các nguyên tử khác

=> Fluorine chỉ có số oxi hóa -1 trong các hợp chất

Đáp án phiếu học tập số 3:

a) Khi 2 nguyên tử halogen liên kết với nhau, mỗi nguyên tử sẽ góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung

b) Trong phân tử halogen, liên kết hình thành giữa 2 nguyên tử giống nhau

=> Hiệu độ âm điện = 0, cặp electron dùng chung không bị hút lệch về phía nguyên tử nào

=> Liên kết cộng hóa trị không phân cực

c) Độ dài liên kết là khoảng cách giữa 2 hạt nhân của 2 nguyên tử

Đi từ F đến I, bán kính nguyên tử tăng dần

=> Khoảng cách giữa 2 hạt nhân tăng dần

=> Độ dài liên kết trong dãy các phân tử halogen tăng dần

d) Số oxi hóa đặc trưng của các nguyên tố halogen trong hợp chất là -1

Khi liên kết với các nguyên tố có độ âm điện lớn các halogen có các số oxi hóa dương: +1,+3, +5, +7 ( trừ Fluorine có độ âm điện lớn nhất nên luôn có số oxi hóa -1 trong mọi hợp chất)

III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Sự biến đổi tính chất vật lý:

• Trạng thái: từ khí → lỏng → rắn
• Màu sắc: đậm dần
• Nhiệt độ nóng chảy: tăng dần
• Nhiệt độ sôi: tăng dần
• Bán kính nguyên tử: tăng dần.
• Độ âm điện: Giảm dần.
• Khả năng tan: tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
• Bromine gây bỏng sâu khi tiếp xúc với da. Hít thở halogen với nồng độ vượt ngưỡng cho phép sẽ làm tổn thương niêm mạc tế bào hô hấp, phế quản.

IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Trả lời câu hỏi:

Câu 1. Vai trò của Cl₂: Chất oxi hóa

=> Cl₂ có tính oxi hóa mạnh

Câu 2. Hồ tinh bột.

Câu 3. Tính oxi hóa giảm dần từ Cl₂ đến I₂

PTHH: H₂ + F₂ (xảy ra ngay trong bóng tối) → 2HF

H₂ + Cl₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2HCl (khi chiếu ánh sáng phản ứng vẫn xảy ra)

H₂ + Br₂ $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 2HBr

H₂ +I₂ (300^oC, Pt) ⇌ 2 HI

Câu 4. Xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen giảm dần từ F₂ đến I₂ (giải thích dựa vào hiệu giữa năng lượng liên kết của các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng).

Câu 5. Năng lượng liên kết H-X giảm dần từ F đến I nên xu hướng phản ứng giảm dần tử F₂ đến I₂.

Câu 6. Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

3Cl₂ + 6KOH $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

Vai trò: Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử.

V. ĐIỀU CHẾ CHLORINE

Trong phòng thí nghiệm:

MnO₂  +  4HCl  $\overset{t^{o}}{\rightarrow}$  MnCl₂  +  Cl₂ +  2H₂O

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

Trong công nghiệp: điện phân dung dịch có màng ngăn

2NaCl  + 2H₂O → 2NaOH  +  H₂ +  Cl₂