Lý thuyết và bài tập nhóm Halogen - Trường THPT Chuyên Chu Văn An

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP NHÓM HALOGEN- TRƯỜNG THPT CHUYÊN CHU VĂN AN

§: KHÁI QUÁT VỀ NHÓM HALOGEN

I) Vị trí trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Nhóm halogen (nhóm VIIA) gồm 5 nguyên tố: Flo (ô số 9, chu kì 2), clo (ô 17, chu kì 3), brom (ô 35, chu kì 4), iot (ô 53, chu kì 5) và atatin (ô 85, chu kì 6).

Atatin là nguyên tố phóng xạ, không gặp trong tự nhiên, nó được điều chế nhân tạo bằng các phản ứng hạt nhân.

II) Cấu hình electron nguyên tử và cấu tạo phân tử của các nguyên tố trong nhóm halogen

Halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng, có dạng ns² np⁵.

Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử các halogen đều có 1 electron độc thân.

Lớp electron ngoài dùng của flo là lớp thứ hai nên không có phân lớp d. Nguyên tử clo, brom, iot có phân lớp d nên khi được kích thích thì 1, 2 hoặc 3 electron có thể chuyển đến những obitan d còn trống:

Do đó, ở trạng thái kích thích, nguyên tử Cl, Br, I có thể có 3, 5 hoặc 7 electron độc thân  Điều này giải thích trong hợp chất: Cl, Br, I có nhiều trạng thái số oxi hóa nhưng F chỉ có 1 mức số oxi hóa duy nhất.

Đơn chất halogen không phải là những nguyên tử riêng lẻ mà là những phân tử X₂ liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không cực.

Năng lượng liên kết X-X của phân tử X₂ không lớn (từ 151 đến 243kJ/mol) nên các phân tử halogen tương đối dễ tách thành hai nguyên tử.

III) Khái quát về tính chất vật lí của halogen

Từ flo đến iot:

- Trạng thái tập hợp: từ thể khí chuyển sang thể lỏng và thể rắn.

- Màu sắc: đậm dần.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần.

- Độ âm điện tương đối lớn và giảm dần.

IV) Khái quát về tính chất hóa học của halogen

Halogen là những phi kim điển hình, chúng là những chất oxi hóa mạnh. Khả năng oxi hóa của các halogen giảm dần từ flo đến iot.

F có độ âm điện lớn nhất nên trong tất cả các hợp chất nó chỉ có số oxi hóa – 1 nhưng Cl, Br, I ngoài số oxi hóa – 1 còn có thêm các số oxi hóa +1, +3, +5, +7.

§: FLO

I) Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

- Flo là chất khí màu lục nhạt, rất độc.

- Do Flo là phi kim điển hình, tính oxi hóa rất mạnh nên trong tự nhiên flo chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. như CaF₂ hoặc Na₃AlF₆ (criolit).

II) Tính chất hóa học

Flo có độ âm điện (χ) lớn nhất nên là phi kim mạnh nhất.

1, F₂ oxi hóa được tất cả các kim loại tạo muối florua

Ca + F₂ →  CaF₂

2Fe + 3F₂  → 2FeF₃

2, F₂ oxi hóa được hầu hết các phi kim

S + 3F₂  → SF₆

F₂↑ + H₂↑  → 2HF↑; ∆H = – 288,6kJ (Phản ứng gây nổ ngay ở nhiệt độ rất thấp – 250^oC và trong bóng tối)

2P + 5F₂ →  2PF₅

3, F₂ tác dụng dễ dàng với H₂O

2F₂ + 2H₂O  → 4HF + O₂

Lưu ý : axit flohiđric là axit yếu nhưng có tính chất đặc biệt là ăn mòn thủy tinh nên được dùng để khắc chữ lên thủy tinh (thành phần chính của thủy tinh là SiO₂). Vì vậy, người ta đựng axit HF trong các chai lọ bằng chất dẻo chứ không đựng trong chai lọ thủy tinh.
SiO₂ + 4HF →  SiF₄ + 2H₂O

                     Silic tetraflorua

III) Ứng dụng

- Sản xuất chất dẻo như floroten (-CF₂-CFCl-)_n, teflon (-CH₂-CF₂-)_n

- NaF dùng làm thuốc chống sâu răng.

- Flo được dùng làm chất oxi hóa cho nhiên liệu lỏng dùng trong tên lửa.

- Trước đây freon CF₂Cl₂ (viết tắt CFC) được dùng làm chất sinh hàn trong tủ lạnh và máy điều hòa nhiệt độ nhưng từ năm 1996 đã bị cấm sử dụng do phá hủy tầng ozon.

IV) Sản xuất flo trong công nghiệp

Vì flo có tính oxi hóa mạnh nhất nên phương pháp duy nhất để điều chế flo là dùng dòng điện để oxi hóa ion F^- trong florua nóng chảy (phương pháp điện phân). Trong công nghiệp, người ta điện phân hỗn hợp chất lỏng KF và HF (t^o_nc 70^oC)

2HF → H₂↑ + F₂↑

...

Trên đây là phần trích dẫn Lý thuyết và bài tập nhóm Halogen - Trường THPT Chuyên Chu Văn An, để xem toàn bộ nội dung chi tiết, mời các bạn cùng quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải về máy. 

Chúc các em đạt điểm số thật cao trong kì thi sắp đến!