Bài 26: Luyện tập Nhóm halogen

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Cấu tạo nguyên tử và phân tử của các halogen

  • Bán kính nguyên tử tăng từ flo đến iot
  • Lớp ngoài cùng có 7 e
  • Phân tử gồm 2 nguyên tử: X2 ; Liên kết CHT không cực
Nguyên tố halogen F Cl Br I
Cấu hình electron lớp ngoài cùng 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
Cấu tạo phân tử (liên kết cộng hóa trị không cực) F:F

(F2)

Cl:Cl

(Cl2)

Br:Br

(Br2)

I:I

(I2)

1.2. Tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất halogen

  • Tính oxi hóa: Oxi hóa được hầu hết kim loại, nhiều phi kim và hợp chất.
  • Tính oxi hóa của halogen:
Nguyên tố Halogen F Cl Br I
Độ âm điện 3,98 3,16 2,96 2,66
Tính oxi hóa Từ F đến I tính oxi hóa giảm dần
  • Tính chất hóa học:
F2 Cl2 Br2 I2
Với kim loại OXH được tất cả các KL tạo ra muối florua OXH được hầu hết các KL tạo ra muối clorua, phản ứng cần đun nóng. OXH được nhiều KL tạo ra muối bromua, pư cần đun nóng Oxi hóa được nhiều KL tạo ra muối florua. Pư chỉ xảy ra khi đun nóng hoặc có chất xúc tác
Với khí hidro Trong bóng tối,ở to rất thấp(-252oC) và nổ mạnh:

F2 + H2 → 2 HF

Cần chiếu sáng, phản ứng nổ:

Cl2 + H2 → 2HCl

Cần nhiệt độ cao:

Br2 + H2 → 2HBr (to cao)

Cần nhiệt độ cao hơn:

I2 + H2 → 2HI (to cao hơn)

Với nước Phân hủy mãnh liệt H2O ngay ở to thường

2F2 + 2H2O → 4HF + O2

Ở to thường:

Cl2 + H2O ⇔ HCl + HClO

Ở to thường, chậm hơn so với Cl2

Br2 + H2O ⇔ HBr + HBrO

Hầu như không tác dụng

1.3. Tính chất hợp chất halogen

1.3.1. Axit halogenhidric

HF; HCl ; HBr ; HI

Tính axit tăng dần

1.3.2. Hợp chất có oxi

Nước Gia-ven và clorua vôi có tính tẩy màu và sát trùng do: NaClO, CaOCl2 là các chất oxi hóa mạnh

1.4. Phương pháp điều chế các đơn chất halogen

F2 Điện phân hỗn hợp KF và HF(lỏng không có nước):

2HF → (điện phân) H2 + F2

Cl2
Cho axit HCl đặc + chất oxi hóa mạnh(MnO2,KMnO4)
  • Phòng thí nghiệm

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2

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

  • Công nghiệp (Điện phân có màng ngăn)

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

Br2(NaBr có trong nước biển)

Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2

I2(NaI có trong rong biển)

Cl2 + 2NaI → 2NaCl + I2

1.5. Phân biệt các ion F , Cl, Br, I

Chất Thuốc thử AgNO3
F2 Không hiện tượng
Cl2 Kết tủa trắng AgCl
Br2 Kết tủa vàng AgBr
I2 Kết tủa vàng đậm AgI

NaF + AgNO3 → không phản ứng

NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3

(trắng)

NaBr + AgNO3 → AgBr + NaNO3

(vàng nhạt)

NaI + AgNO3 → AgI + NaNO3

(vàng đậm)

Bài tập minh họa


Bài 1:

Cho các phát biểu sau:

(a) Trong các phản ứng hóa học, flo chỉ thể hiện tính oxi hóa.

(b) Axit flohiđric là axit yếu.

(c) Dung dịch NaF loãng được dùng làm thuốc chống sâu răng.

(d) Trong hợp chất, các halogen (F, Cl, Br, I) đều có số oxi hóa: -1, +1, +3, +5 và +7.

(e) Tính khử của các ion halogenua tăng dần theo thứ tự: F-, Cl-, Br-, I-.

Trong các phát biểu trên, số phát biểu đúng là:

Hướng dẫn:

Chỉ có phát biểu (d) là sai vì trong mọi hợp chất thì F chỉ có số oxi hóa -1 vì không có phân lớp d như Cl; Br; I

Bài 2:

Trộn KMnO4 và KClO3 với 1 lượng MnO2 trong bình kín thu được hỗn hợp X. Lấy 52,550g X đem nung nóng sau thời gian thì được hỗn hợp rắn Y và V lít O2. Biết KClO3 bị nhiệt phân hoàn toàn tạo 14,9g KCl chiếm 36,315% khối lượng Y. Sau đó cho toàn bộ Y tác dụng với HCl đặc dư nung nóng, sau phản ứng cô cạn thu được 51,275g muối khan. Hiệu suất của quá trình nhiệt phân muối KMnO4 là:

Hướng dẫn:

\(M_Y = \frac{14,9}{0,36315} = 41,03\ g \rightarrow m_{O_2} = 11,52\ g = 0,36\ mol\)
\(\begin{matrix} KClO_3 & \rightarrow & KCl & + & 1,5O_2\\ 0,2 & \gets & 0,2 & \rightarrow & 0,3 \end{matrix}\)
\(\begin{matrix} 2KMnO_4 & \rightarrow & K_2MnO_4 & + & MnO_2 & + & O_2\\ 0,12 & \gets & & & & & 0,3 \end{matrix}\)
Gọi x, y là mol KMnO4, MnO2 trong X → 158x + 87y = 52,55 – 0,2 × 122,5 (1)
51,275 g muối = (0,2 + x) mol KCl + (x + y) mol MnCl2 → pt (2)
Từ (1), (2) → x = 0,15 → H = \(\frac{0,12}{0,15}\) = 80%

Bài 3:

Cho V lít hỗn hợp khí A gồm clo và oxi tác dụng vừa hết với hỗn hợp B gồm 0,2 mol Al và 0,1 mol Mg thì thu được 25,2 gam hỗn hợp muối clorua và oxit của 2 kim loại. Số mol của Cl2 có trong V lít hỗn hợp khí A là:

Hướng dẫn:

Đặt \(n_{Cl_2}=x\) mol và \(n_{CO_2}=y\) mol. Phản ứng vừa đủ tạo muối gồm các ion sau: Al3+, Mg2+, Cl, O2-.
Theo định luât bảo toàn điện tích: \(3n_{Al^{3+}} +2n_{Mg^{2+}} = n_{Cl^-} + 2n_{O^{2-}} = 2n_{Cl_2} + 4n_{O_2}\)
\(m_{muoi}= 27n_{Al^{3+}} +24n_{Mg^{2+}} + 35,5n_{Cl^-} + 16n_{O^{2-}}\)
→ Hệ \(\left\{\begin{matrix} 3\times 0,2+2\times 0,1=2x+2y\\ 27\times 0,2+24\times 0,1+71x+32y=25,2 \end{matrix}\right.\Rightarrow \left\{\begin{matrix} x=0,2\\ y=0,1 \end{matrix}\right.\)

Bài 4:

X là hỗn hợp FeBr3 và MBr2. Lấy 0,1 mol X nặng 25,84 gam tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được 52,64 gam kết tủa. Thành phần % về khối lượng FeBr3 trong X là?

Hướng dẫn:

Gọi a, b là số mol FeBr3 và MBr2.
⇒ Khối lượng hh = 296a + b(M + 160) = 25,84 (1)
mol hh = a + b = 0,1 (2) và mol Br = 3a + 2b

TH 1: Nếu kết tủa là AgBr
⇒ mol Br- = mol kết tủa = 3a + 2b = 0,28 (3)
(2) và (3) ⇒ a = 0,08 và b = 0,02
(1) ⇒ M < O ⇒ loại

TH 2: ⇒ Ngoài AgBr (3a+2b) mol kết tủa còn có Ag b mol kết tủa ⇒ M là kim loại đa hóa trị.
Khối lượng kết tủa = 188 x (3a + 2b) + 108b = 52,64 (4)
(2) và (4) ⇒ a = 0,053 và b = 0,047
(1) ⇒ M = 56
⇒ Khối lượng FeBr3 = 296a = 15,688 ⇒ %m = 60,71