Chương II: Các nguyên tố nhóm VIIA | Bài giảng môn Hóa vôn cơ | Đại học Bách khoa hà nội
Chương II: Các nguyên tố nhóm VIIA | Bài giảng môn Hóa vôn cơ | Đại học Bách khoa hà nội. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa vôn cơ giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Preview text:
CÊu t¹o vμ tÝnh chÊt lý häc
C¸c nguyªn tè F, Cl, Br, I, At Ch−¬ng II CÊu h×nh vμ sè oxi ho¸
- CÊu h×nh electron ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n lμ: ns2np5, c¸c nguyªn C¸c nguyªn tè nhãm VIIA
tè nμy ë tr¹ng th¸i c¬ b¶n cã 1 e ®éc th©n (tãm t¾t)
- Cßn thiÕu 1e ®Ó b·o hoμ líp ngoμi cïng, nªn chóng dÔ dμng
kÕt hîp thªm 1e vμ thÓ hiÖn tÝnh oxy ho¸ m¹nh theo s¬ ®å: X + 2e → 2X- 2
- T¹o mét liªn kÕt céng ho¸ trÞ: X vμ HX 2
- TÝnh chÊt cña halogen vμ hîp chÊt t−¬ng ®èi gièng nhau vμ
biÕn ®æi ®Òu ®Æn trong nhãm
- Trong hÇu hÕt c¸c hîp chÊt halogen cã sè oxi ho¸ -1 0 +1 +3 +5 +7
-1. F cã ®é ©m ®iÖn lín nhÊt, ë chu kú II kh«ng cã
ocbitan trèng nªn chØ cã duy nhÊt sè oxi ho¸ -1.
C¸c nguyªn tè Cl, Br, I cßn cã c¸c sè oxi ho¸
d−¬ng tõ +1 ®Õn +7; cã 5 ocbitan trèng nd, cã HX X Cl O HClO HClO HClO 2 2 2 3 4
thªm 3 tr¹ng th¸i céng ho¸ trÞ øng víi sè electron OF Br O HBrO HBrO HBrO 2 2 2 3 4 ®éc th©n lμ 3, 5,7. O F HClO HIO HIO HIO 2 2 2 3 4
- Sè oxi ho¸ cña c¸c halogen HBrO I O 2 5 HIO TÝnh chÊt lý häc TÝnh chÊt ho¸ häc - ë ®iÒu kiÖn th−êng 1. TÝnh oxi ho¸
Flo vμ Clo - khÝ, kh«ng mμu (F), vμng lôc (Cl)
TÝnh ®Æc tr−ng cña halogen Br«m - láng mμu n©u ®á
Tõ F, Cl, Br, I tÝnh oxi ho¸ gi¶m dÇn, thÓ hiÖn ë Ièt - r¾n mμu tÝm sÉm
ph¶n øng halogen m¹nh ®Èy ®−îc halogen yÕu
- C¸c halogen Ýt tan trong n−íc trõ Flo ph©n huû h¬n nh−:
hoμn toμn trong n−íc ë nhiÖt ®é th−êng Cl + 2KBr → 2KCl + Br 2 2
- I dÔ hoμn tan trong dung dÞch KI t¹o thμnh 2 Br + 2KI → 2KBr + I 2 2 KI : I + KI = KI 3 2 3 1
- Flo lμ phi kim ho¹t ®éng nhÊt: ph¶n øng víi hÇu hÕt c¸c ®¬n chÊt,
- Ph¶n øng cña halogen víi n−íc:
nhiÒu hîp chÊt vμ c¸c khÝ hiÕm nh− Kr, Xe, Rn, b«ng thuû tinh;
ph¶n øng x¶y ra rÊt m·nh liÖt:
ë nhiÖt ®é th−êng F oxi ho¸ n−íc theo ph¶n øng: 2F + SiO → SiF + O F +2H O → 4HF + O 2 2 4 2 2 2 2 - Ph¶n øng gi÷a X víi H : 2
Cßn c¸c halogen kh¸c thùc hiÖn ph¶n øng tù oxy X + H → 2HX 2 2
ho¸ khö: X + H O → HX + HXO, tuy nhiªn kh¶ 2 2 F + H = 2HF - næ m¹nh ë t thÊp (-252oC) 2 2
n¨ng ph¶n øng gi¶m tõ Cl ®Õn I 2 2 Cl + H = 2HCl -
chØ næ khi ®un nãng hoÆc d−íi t¸c dông 2 2
- Ph¶n øng víi dung dÞch kiÒm:
cña ¸nh s¸ng giμu tia tö ngo¹i
Cl + 2NaOH → NaCl + NaClO + H O
Br + H = 2HBr - ë t= 200oC vμ trªn 700oC HBr bÞ ph©n ly 2 2 2 2
I + H ⇆ 2HI - t > 200oC míi b¾t ®Çu x¶y ra vμ lu«n thuËn N−íc Javen 2 2 nghÞch.
2Cl + Ca(OH) → CaCl + Ca(ClO) + 2H O 2 2 2 2 2 HF HCl HBr HI Clorua v«i
ΔHo, KJ.mol-1 -288,6 -92,3 -35,98 25,9 2. TÝnh khö
3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ
Kh«ng ®Æc tr−ng ®èi víi halogen, tÝnh khö t¨ng - §iÒu chÕ Cl : 2
dÇn tõ trªn xuèng trong nhãm (trõ F) tõ Cl ®Õn I
* Trong phßng thÝ nghiÖm: MnO , KMnO , K Cr O 2 2. 2 4 2 2 7 (Br , I ) t¸c dông víi HCl ®Æc 2 2 VÝ dô:
MnO + 4HCl → MnCl + Cl + 2H O 2 2 2 2
2KMnO + 16HCl → 2MnCl + 5Cl + 2KCl + 8H O Cl + 2KI → 2KCl + I 4 2 2 2 2 2 * Trong c«ng nghiÖp:
5Cl + I + 6H O → 2HIO + 10HCl 2 2 2 3 ®pnc Cl + 2KBr → 2KCl + Br 2 2 2NaCl → 2Na + Cl2 5Cl + Br + 6H O → 2HBrO + 10HCl 2 2 2 3 ®pdd
Axit HNO còng cã thÓ oxi ho¸ I thμnh axit Io®ic 3 2
2NaCl + 2H O → 2NaOH + Cl + H 2 2 2 I + HNO (l) → HIO + NO + H O 2 3 3 2 - §iÒu chÕ Br vμ I : 4. øng dông 2 2 Cl + 2NaBr → 2NaCl + Br
+ Clo ®−îc øng dông réng r·i nhÊt ®Ó tæng hîp 2 2
chÊt dung m«i h÷u c¬ nh− CCl , thuèc trõ s©u, Cl + 2KI
→ 2KCl + I , dïng l−îng Cl nghiªm ngÆt 4 2 2 2
diÖt cá, chÊt dÎo, cao su, sîi tæng hîp, c¸c
V× nÕu d− Cl : 5Cl + I + 6H O → 2HIO + 10HCl
chÊt tÈy tr¾ng, tÈy trïng n−íc… 2 2 2 2 3 NÕu thiÕu Cl : I + I- → I -
+ F dïng ®Ó ®iÒu chÕ c¸c t¸c nh©n lμm l¹nh 2 2 3 2 nh− freon CF Cl vμ CFCl - §iÒu chÕ F : 2 2 3 2
+ Br dïng ®Ó chÕ ho¸ mét sè d−îc phÈm,
Ph−¬ng ph¸p duy nhÊt ®Ó ®iÒu chÕ F lμ ®iÖn ph©n nãng 2
thuèc nhuém, AgBr dïng trong nhiÕp ¶nh
ch¶y muèi florua (F cã tÝnh oxi ho¸ m¹nh nhÊt)
+ I dïng trong y tÕ lμm thuèc s¸t trïng, cÇm 2
m¸u, chÕ t¹o mét sè d−îc phÈm 2 Hîp chÊt cña halogen
1.Hîp chÊt halogenua: HF, HCl, HBr, HI TÝnh chÊt ho¸ häc - TÝnh chÊt lý häc
- TÝnh axÝt khi hoμ tan trong n−íc: HF lμ axit trung b×nh
+ ë ®iÒu kiÖn th−êng ®Òu lμ c¸c chÊt khÝ kh«ng mμu, cã
yÕu, HCl, HBr, HI lμ c¸c axit m¹nh
mïi sèc. HF cã nhiÖt ®é s«i vμ nhiÖt ®é nãng ch¶y cao
+ Tõ HF ®Õn HI n¨ng l−îng liªn kÕt H-X gi¶m dÇn vμ
bÊt th−êng so víi c¸c halogenua kh¸c. §i tõ HCl ®Õn HI -
®ã lμ nguyªn nh©n chñ yÕu lμm t¨ng kh¶ n¨ng ph©n ly
t vμ t t¨ng dÇn theo kÝch th−íc vμ khèi l−îng ph©n tö s nc
H+ cña HX, tøc lμ lμm t¨ng tÝnh axit. HF HCl HBr HI HF HCl HF HI t , oC 19,5 -84,9 -66,7 -35,8 S T , oC -83 -114,2 -88 -50,8 E , KJ.mol-1 565 431 364 297 nc H-X
+ C¸c halogenua cã kh¶ n¨ng hoμ tan trong n−íc rÊt
TÝnh axit cña HF gi¶m mét c¸ch ®ét ngét so víi c¸c HX kh¸c lμ nhiÒu.
do hiÖn t−îng liªn hîp gi÷a c¸c ph©n tö HF g©y ra do liªn kÕt HF HCl HBr HI hydro : nHF → (HF) (n= 2÷6) n α ,% 9 92,6 93,5 95 (0,1N)
- Trõ HF, c¸c HX ®Òu cã tÝnh khö vμ tÝnh khö
- Riªng HF cã tÝnh ®Æc biÖt kh¸c: t¨ng dÇn tõ HCl, HBr, HI
6HF + SiO → H [SiF ] + 2H O, dïng HF ®Ó kh¾c
+ VÝ dô: HCl bÞ oxi ho¸ bëi c¸c chÊt oxy ho¸ 2 2 6 2 lªn thuû tinh
m¹nh nh−: KMnO , MnO (xem ph¶n øng 4 2
®iÒu chÕ Cl ), nh−ng kh«ng bÞ oxi ho¸ bëi - §iÒu chÕ: 2
H SO ®Æc, cßn HBr vμ HI ph¶n øng theo c¸c 2 4
CaF (r) + H SO (®)→ CaSO + 2HF(k) ph−¬ng tr×nh sau: 2 2 4 4 2HBr + H SO → SO + Br + 2H O to 2 4 2 2 2 8HI + H SO → H S + 4I + 4H O H (k) + Cl (k) → 2HCl(k) 2 4 2 2 2 2 2
+ HI cßn bÞ oxi ho¸ bëi Fe3+:
PX + 3HOH → H PO + 3HX (HBr, HI) 3 3 4
2FeCl + 2HI → 2FeCl + I + 2HCl 3 2 2 Hîp chÊt chøa oxi * Hîp chÊt chøa oxi HXO3
* C¸c hîp chÊt HXO lμ ph©n tö cã gãc HOX = 109o, ®Òu kh«ng bÒn
- HClO , HBrO vμ HIO ®Òu lμ c¸c axit m¹nh vμ
- Axit hipoflor¬ t¹o ra khi khÝ F ®i qua n−íc ë 0oC, ë t th−êng ®· ph©n huû 3 3 3 2 thμnh HF vμ O :
tÝnh axit gi¶m dÇn theo d·y trªn. 2 2HFO = 2HF + O2
+ HClO vμ HBrO kÐm bÒn vμ chØ tån t¹i trong
- Axit hipoclor¬ HClO ®−îc t¹o ra do ph¶n øng thuû ph©n cña Cl trong 3 3 2 n−íc:
dung dÞch lo·ng, HIO ®−îc t¸ch ra d−íi d¹ng 3 Cl + HOH ⇆ HCl + HClO 2 tinh thÓ
+ DÔ bÞ ph©n huû theo c¸c ph−¬ng tr×nh sau: as
+ §−îc t¹o ra do sù ph©n huû cña c¸c hîp chÊt víi 2HClO → 2HCl + O
sè oxi ho¸ +1 trong m«i tr−êng kiÒm: 2 to 3XO- ⇄ 2X- + XO - 3HClO → 2HCl + HClO 3 3
- §Òu lμ c¸c axit yÕu, tÝnh axit gi¶m dÇn: K (HClO) = 3,4.10-8; K (HBrO)= a a
Ph¶n øng nμy t¨ng dÇn tõ Cl ®Õn I: ®èi víi ClO- 2.10-9; K (HlO) = 1.10-11 a
x¶y ra ë t= 80oC, BrO- ë 0oC cßn ®èi víi IO- ph¶n
- Muèi cña axit hipoclor¬ bÒn h¬n lμ hipoclorit, t¹o ra do ph¶n øng:
Cl + 2NaOH → NaCl + NaClO+ 2H O
øng ph©n huû x¶y ra ë t thÊp h¬n n÷a 2 2
Trong m«i tr−êng kiÒm, bÞ ph©n huû theo ph¶n øng: 3XO- ⇆ 2X- + XO -3 (X= Cl, Br, I) 3
ClO -, BrO -, IO - ®Òu cã tÝnh oxi ho¸ m¹nh vμ 3 3 3 §iÒu chÕ muèi KClO
gi¶m dÇn trong m«i tr−êng trung tÝnh vμ m«i 3 + Trong c«ng nghiÖp KClO tr−êng kiÒm
3 ®−îc ®iÒu chÕ b»ng ®iÖn ph©n
dung dÞch KCl kh«ng mμng ng¨n ë 80oC
ClO - + 6e + 6H+ → Cl- + 3H O ®p 3 2 KCl + H − + 2O → KOH + Cl2 + H2 o 0,059 [ClO ][H ]6 ε Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O − − = ε + lg 3 ClO /Cl KClO ⇄ KClO 3 6 [Cl− ] 3 + KCl
KClO3 ®−îc t¸ch ra b»ng c¸ch lμm l¹nh NhiÖt ph©n muèi KClO3
2KClO3(r) →2KCl + 3O2(k) ë t= 250oC cã mÆt xóc t¸c MnO2 4KClO → 3
3KClO4 + KCl ®un nãng kh«ng cã mÆt xóc t¸c 4