HO10 CD b17 nguyên tố và đơn chất halogen

+ Giải thích được xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen theokhả năng hoạt động của halogen và năng lượng liên kết H – X điều kiện phản ứng, hiệntượng phản ứng và hỗn hợ

Người soạn:

Ngày soạn:

Lớp dạy:

Chủ đề 7: NGUYÊN TỐ NHÓM VIIA (NHÓM HALOGEN)

Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Môn học/Hoạt động giáo dục: Hóa học Lớp: 10

Thời gian thực hiện: …tiết

I Mục tiêu bài học

1 Năng lực

1.1 Năng lực chung

- Năng lực tự chủ tự học: HS nghiêm túc thực hiện nhiệm vụ, trả lời câu hỏi tìm hiểu

về nguyên tố và đơn chất halogen (1)

- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Từ kiến thức đã học HS vận dụng giảiquyết các nhiệm vụ học tập và câu hỏi bài tập (2)

- Năng lực giao tiếp và hợp tác: Sử dụng ngôn ngữ hóa học đọc tên các nguyên tố vàđơn chất halogen Biết chủ động giao tiếp khi có vấn đề thắc mắc Thông qua làm việcnhóm nâng cao khả năng trình bày ý kiến của bản thân, tự tin thuyết trình trước đámđông (3)

1.2 Năng lực Hóa học

- Năng lực nhận thức kiến thức hóa học:

+ Phát biểu được trạng thái tự nhiên của các nguyên tố halogen (4)

+ Mô tả được trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chấthalogen (5)

+ Trình bày được xu hướng nhận thêm 1 electron (từ kim loại) hoặc dùng chungelectron (với phi kim) để tạo hợp chất ion hoặc hợp chất cộng hóa trị dựa theo cấu hìnhelectron (6)

- Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học:

+ Giải thích được sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chấthalogen dựa vào tương tác van der Waals (7)

+ Giải thích được xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen theokhả năng hoạt động của halogen và năng lượng liên kết H – X (điều kiện phản ứng, hiệntượng phản ứng và hỗn hợp chất có trong bình phản ứng) (8)

+ Viết được phương trình hóa học của phản ứng tự oxi hóa – khử của chlorinetrong phản ứng với dung dịch sodium hydroxide ở nhiệt độ thường và khi đun nóng; ứngdụng của phản ứng này trong sản xuất chất tẩy rửa (9)

- Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học

+ Thực hiện được (hoặc quan sát video) thí nghiệm chứng minh được xu hướng giảmdần tính oxi hóa của các halogen thông qua một số phản ứng: Thay thế halogen trongdung dịch muối bởi một halogen khác; Halogen tác dụng với hydrogen và với nước (10)

+ Thực hiện được (hoặc quan sát video) một số thí nghiệm chứng minh tính oxi hóamạnh của các halogen và so sánh tính oxi hóa giữa chúng (thí nghiệm tính tẩy màu củakhí chlorine ẩm; thí nghiệm nước chlorine; nước bromine tương tác với dung dịchsodium chlorine, sodium bromide, sodium iodide) (11)

2 Phẩm chất

- Trung thực: Thật thà, ngay thẳng trong kết quả làm việc nhóm (12)

- Trách nhiệm: Có tinh thần trách nhiệm cao để hoàn thành tốt nhiệm vụ được phâncông (13)

II Thiết bị dạy học và học liệu

1 Giáo viên:

- Kế hoạch dạy học

- Bài giảng powerpoint

- Dụng cụ: Cốc 100 mL, 2 ngòi bút chì, 2 đoạn dây điện 20 cm, pin

- Hóa chất: Muối ăn, nước lọc, nước màu (pha loãng)

- Giấy A0, bút lông, nam châm

- Tiến hành thí nghiệm: Hòa tan một muỗng nhỏ

muối ăn vào 50 mL nước lọc, nối 2 đoạn dây điện

với 2 ngòi bút chì, đầu còn lại gắn vào 2 điện cực

của pin Lưu ý: Không để dây điện tiếp xúc với

dung dịch muối, 2 ngòi bút chì không chạm nhau

Có bọt khí thoát ra 2 điện cực của pin Tiến hành

trong 2 phút Rót vài giọt nước màu vào dung dịch

sau điện phân, nước màu sẽ nhạt hoặc mất màu

- Yêu cầu HS xem thí nghiệm và trả lời các câu hỏi

sau:

+ Thành phần chính của muối ăn là gì?

- HS quan sát thí nghiệm vàlắng nghe câu hỏi

+ Sau khi rót vài giọt nước màu vào dung dịch sau

điện phân, có hiện tượng gì xảy ra?

=> Nước màu sẽ nhạt dần.

+ Mời một số HS giải thích lí do nước màu sẽ nhạt

dần (theo suy nghĩ của HS)

- GV dẫn dắt việc điện phân dung dịch NaCl

không có màng ngăn:

Phương trình điện phân:

2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 + C l2

Do không có màng ngăn nên:

Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H 2 O

- Liên hệ đến việc dùng chlorine để khử trùng hồ

bơi… Vì sao nước chlorine được sử dụng phổ

biến để khử trùng, sát khuẩn?

- GV mời HS trả lời câu hỏi: Trong bảng tuần hoàn

hóa học, chlorine thuộc nhóm nào? Nêu các

nguyên tố cùng nhóm với chlorine

- Phát biểu được trạng thái tự nhiên của các nguyên tố halogen (4)

- Mô tả được trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen (5)

d Tổ chức hoạt động học

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- GV:

Nhóm halogene bao gồm các nguyên tố:

fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br),

iodine (I) và hai nguyên tố phóng xạ là

astatine (At), tennessine (Ts)

- Lắng nghe và ghi chép kiếnthức

- GV: Nhìn vào BTHH các em có thể xác định

được nhóm halogene có 5 nguyên tố, tuy nhiên

nguyên tố At không được nghiên cứu ở đây vì

nó thuộc nhóm nguyên tố có tính phóng xạ

- HS trả lời câu hỏi

- Lắng nghe và ghi bài vào vở

- GV: Yêu cầu HS viết cấu hình electron lớp

ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố: F, Cl,

Nhận xét: Nguyên tố đều có 7 e lớp ngoài

cùng (ns 2 np 5 ) nên chúng là các phi kim

Đều có khuynh hướng nhận thêm 1e, tạo ion

halogenide có cầu e ngoài cùng tương tự khí

hiếm (ns 2 np 6 ) Do đó tính chất hoá học cơ bản

của các halogene là: tính oxi hoá mạnh.

- GV yêu cầu học sinh tìm hiểu về một số dạng

tồn tại trong tự nhiên của các nguyên tố nhóm

- 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 (7)

- Giải thích được xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen theo

khả năng hoạt động của halogen và năng lượng liên kết H – X (điều kiện phản ứng, hiện tượng phản ứng và hỗn hợp chất có trong bình phản ứng) (8)

- Viết được phương trình hóa học của phản ứng tự oxi hóa – khử của chlorine trong phản ứng với dung dịch sodium hydroxide ở nhiệt độ thường và khi đun nóng; ứng dụng của phản ứng này trong sản xuất chất tẩy rửa (9)

- Thực hiện được (hoặc quan sát video) thí nghiệm chứng minh được xu hướng giảmdần tính oxi hóa của các halogen thông qua một số phản ứng: Thay thế halogen trongdung dịch muối bởi một halogen khác; Halogen tác dụng với hydrogen và với nước (10)

- Thực hiện được (hoặc quan sát video) một số thí nghiệm chứng minh tính oxi hóa mạnh của các halogen và so sánh tính oxi hóa giữa chúng (thí nghiệm tính tẩy màu của khí chlorine ẩm; thí nghiệm nước chlorine; nước bromine tương tác với dung dịch sodium chlorine, sodium bromide, sodium iodide) (11)

+ Nhóm halogen có tính phi kim mạnh hơn các nhóm phi kim còn lạitrong bảng tuần hoàn

+ Hoá trị phổ biển của các halogen là I

Các halogen có tính oxi hoá có phản ứng với hydrogen, phản ứng thếhalogen, phản ứng với nước, với dung dịch sodium hydroxide

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Quan sát Bảng 17.3 SGK và trả lời câu hỏi:

+ Nhận xét về tính chất vật lí khi đi từ fluorine đến iodine.

Thể ở điều kiện thường: Khí lỏng rắn.

Màu sắc: Đậm dần.

Nhiệt độ nóng chảy: Tăng dần.

Nhiệt độ sôi: Tăng dần.

+ Dựa vào xu hướng biến đổi tính chất của các đơn chất halogen trong bảng 17.3, hãy dự đoán về thể (trạng thái) của đơn chất astatine ở điều kiện thường Giải thích

Astatine ở trạng thái rắn Theo quy luật thì thể ở điều kiện thường biến đổi từ khí đến lỏng đến rắn phù hợp với xu hướng tăng khối lượng phân

tử và sự tương tác giữa các phân tử.

+ Trong điều kiện thường, halogen nào ở thể rắn? Vì sao?

Trong điều kiện thường halogen ở thể rắn là: iodine và astatine Do theo quy luật của nhóm halogen.

d Tổ chức hoạt động học

HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS

- GV: Từ cấu hình electron nguyên tử của các

nguyên tố halogene Bây giờ, chúng ta mới đặt

ra câu hỏi: “Tại sao các nguyên tử halogene

không đứng riêng rẽ mà hai nguyên tử liên kết

với nhau tạo ra phân tử X2?”

=> Nguyên tử halogene có 7 e lớp ngoài cùng

(ns 2 np 5 ) nên có xu hướng góp chung electron

để tạo thành phân tử halogene có cấu tạo

phân tử X-X hay X2 Liên kết hóa học trong

phân tử halogen là liên kết cộng hóa trị không

phân cực.

- Mời HS trả lời và nhận xét

- Lắng nghe và trả lời câu hỏi

- HS trả lời câu hỏi

1 Xu hướng biến đổi một số tính chất vật lí

- Chia lớp thành các nhóm (mỗi nhóm có 4

thành viên) Sử dụng phương pháp khăn trải

bàn để cho HS tìm hiểu kiến thức này

- GV phát cho mỗi nhóm một tờ giấy A0, các

thành viên sẽ động não, suy nghĩ ra lời giải rồi

sau đó viết lên 1 cạnh của tờ giấy (vùng

1,2,3,4 được đánh số sẵn) Sau khoảng thời

Quan sát Bảng 17.3 SGK và trả lời câu hỏi:

+ Nhận xét về tính chất vật lí, bán kính

nguyên tử, độ âm điện khi đi từ fluorine đến

iodine

+ Dựa vào xu hướng biến đổi tính chất của

các đơn chất halogen trong bảng 17.3, hãy

dự đoán về thể (trạng thái) của đơn chất

astatine ở điều kiện thường Giải thích

+ Trong điều kiện thường, halogen nào ở thể

rắn? Vì sao?

- GV mời một số nhóm bất kì trình bày câu trả

lời, các nhóm còn lại góp ý và bổ sung

- GV chốt đáp án

- Yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi và trả lời

câu hỏi sau:

+ Giải thích nguyên nhân nhiệt độ nóng chảy

và nhiệt độ sôi của các phân tử halogen tăng

dần khi đi từ F2 đến I2?

=> Khối lượng phân tử tăng dần khi đi từ F2

đến I2.

=> Lực van der Waals tương tác giữa các

phân tử tăng lên

=> Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của

halogen phân tử tăng dần khi đi từ F2 đến I2.

- GV mời HS trả lời câu hỏi, các HS khác

nhận xét và góp ý

- GV chốt đáp án

2 Xu hướng tạo liên kết trong các phản ứng

- HS trình bày đáp án củanhóm

- Lắng nghe nhận xét và chỉnhsửa

- HS trả lời câu hỏi

- HS lắng nghe

- HS trả lời câu hỏi

- HS phân tích ví dụ

hóa học

- GV: Nguyên tử của các nguyên tố halogen

đều có 7 electron hoá trị Vì vậy, theo quy tắc

octet, halogen thường có hai xu hướng tạo liên

kết khi phản ứng với các chất khác

- Mời HS nêu hai xu hướng tạo liên kết khi

phản ứng với các chất khác của các nguyên tố

halogen

Ví Dụ 1: Khi chlorine phản ứng với

magnesium, có sự nhận và nhường electron :

Cl2 + 2e  2Cl

-Mg  -Mg2+ + 2e

Phương trình phản ứng:

Mg + Cl2 MgCl2

Ví Dụ 2: Trong phản ứng giữa chlorine và

hydrogen, nguyên tử của mỗi chất sẽ góp

chung 1 electron độc thân để hình thành 1 liên

kết cộng hoá trị

- GV

1 Xu hướng thứ nhất: nhận thêm 1

electron từ nguyên tử khác Xu hướng này

xảy ra khi đơn chất halogen phản ứng với

nhiều kim loại khác nhau

2 Xu hướng thứ hai: góp chung electron

hoá trị với nguyên tử nguyên tố khác.Khi

Halogen tác dụng với 1 phi kim thì mỗi

nguyên tử X có thể góp chung Electron hóa

trị với các phi kim để cả hai nguyên tử đều

- HS lắng nghe

- HS trả lời câu hỏi

đạt cấu hình Electron thoả mãn quy tắc

octet

- GV mời HS trả lời câu hỏi:

+ Calcium và fluorine kết hợp thành phân tử

calcium fluoride, Ca2F Trong đó, nguyên tử

nào đã nhường và nhường bao nhiêu electron?

Nguyên tử nào đã nhận và nhận bao nhiêu

trichloride (PCI3) thì mỗi nguyên tử chlorine

và phosphorus đã góp chung bao nhiêu

electron hoá trị? Viết công thức Lewis của

phân tử

=> Trong phân tử phosphorus trichloride gồm

2 nguyên tố P và Cl.

Nguyên tử P có 5 electron ở lớp ngoài cùng

=> Góp chung 3 electron độc thân để hình

thành 3 liên kết cộng hóa trị.

Nguyên tử Cl có 7 electron ở ngoài cùng => 3

nguyên tử Cl, mỗi nguyên tử góp chung 1

electron độc thân để hình thành 3 liên kết

Hai xu hướng trên cho thấy, để thoả mãn

quy tắc octet, nguyên tử halogen sẽ dễ

nhận thêm 1 electron của nguyên tử khác

hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử

khác Vì vậy:

+ Nhóm halogen có tính phi kim mạnh

hơn các nhóm phi kim còn lại trong bảng

tuần hoàn

+ Hoá trị phổ biển của các halogen là I

Luyện tập: Theo độ âm điện, boron

b) Phân tử BF, có bao nhiêu liên kết ở và

bao nhiêu liên kết n?

3 Xu hướng thể hiện tính oxi hóa

a) Phản ứng với hydrogen

- GV mời HS trả lời các câu hỏi:

+ Từ Bảng 17.4, nhận xét mức độ phản ứng

với hydrogen từ fluorine đến iodine

=> Mức độ phản ứng với hydrogen giảm từ

fluorine đến iodine, phù hợp với xu hướng

giảm tính oxi hoá của dãy halogen từ fluorine

đến iodine.

+ Giải thích tại sao độ biền nhiệt của các phân

tử giảm từ HF đến HI

=> Giá trị năng lượng liên kết H-X giảm dần

làm cho độ bền nhiệt của các phân tử giảm từ

HF đến HI

+ Tại sao, phản ứng hydrogen và iodine được

trình bảy trong Bảng 17.4 là phản ứng hai

chiều hay phản ứng thuận nghịch?

=> Phân tử HI có độ bền nhiệt thấp, dễ bị

phân huỷ một phần để tái tạo lại iodine và

hydrogen theo phản ứng: 2HI(g)  H 2(g)

+I2(g) x

- GV yêu cầu HS tìm hiểu thí nghiệm chlorine

phản ứng với hydrogen và trả lời các câu hỏi:

+ Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra khi

dùng đèn tử ngoại chiếu vào xi – lanh chứa

hỗn hợp khí (hoặc khi dùng ngọn lửa hơ nhẹ

bên ngoài xi – lanh)

- HS lắng nghe

- HS xem video và thực hiệnnhiệm vụ

- HS lắng nghe

=> Ở Bước 2: Ta thu được khí chlorine

Ở Bước 4: Ta thu được khí hydrogen

=> Trong xi – lanh là hỗn hợp kí chlorine và

hydrogen

Khi chiếu đèn tử ngoại vào xi – lanh hoặc

dùng ngọn lửa hơ nhẹ bên ngoài xi - lanh

chứa hỗn hợp khí chlorine và hydrogen sẽ gây

ra hiện tượng nổ

Phương trình hóa học: H2 + Cl2 → 2HCl

+ Nếu thay khí chlorine bằng hơi iodine thì

phản ứng giữa hơi iodine và hydrogen có thể

xảy ra hiện tượng như đã thấy trong thí

nghiệm trên không? Nếu thay khí chlorine

bằng hơi iodine thì phản ứng giữa hơi iodine

và hydrogen không xảy ra hiện tượng như

trên

=> Giải thích: Phản ứng giữa H2 và I2 cần

đun nóng để phản ứng diễn ra, là phản ứng

thuận nghịch, tạo hỗn hợp gồm HI sinh ra và

lượng H2, I2 còn lại Khả năng phản ứng kém

nên không có hiện tượng nổ

H2 + I2 ⇌ 2HI

- Mời HS trả lời, nhận xét và chỉnh sửa

b) Phản ứng thế halogen

- GV cho HS xem video thí nghiệm, yêu cầu

HS quan sát thí nghiệm, nêu hiện tượng và

viết PTHH xảy ra

- HS lắng nghe

- HS nhận nhiệm vụ và thảoluận nhóm

Thí nghiệm 1: Dung dịch sodium bromide tác

dụng với nước chlorine

=> Hiện tượng: Khi cho nước chlorine màu

vàng rất nhạt vào dung dịch sodium bromide

không màu thì tạo ra dung dịch màu vàng

nâu

Cl2(aq) + 2NaBr(aq)→2NaCl(aq) + Br2(aq)

Như vậy, nguyên tố chlorine đã thay thể

bromine trong muối sodium bromide.

Thí nghiệm 2: Dung dịch sodium iodine tác

dụng với nước bromide

=> Khi cho nước bromine màu vàng vào dung

dịch sodium iodine không màu thì tạo ra dung

dịch màu vàng:

Br2(aq) + 2NaI(aq) → 2NaBr(aq) + I2(aq)

+ Khi cho thêm 2 mL cyclohexane thấy màu

dung dịch nhạt dần do bromine tham gia phản

ứng với cyclohexane:

Br2 + C6H12 → HBr + C6H11Br

+ Khi thêm tiếp vài giọt hồ tinh bột thì thấy

dung dịch từ màu vàng chuyển sang màu xanh

tím do iodine tác dụng với hồ tinh bột.

- Mời HS trả lời, nhận xét và chỉnh sửa

- GV chốt:

Nhìn chung, trong dung dịch, các halogen

có tính oxi hoá mạnh hơn sẽ phản ứng với

muối halide của halogen có tính oxi hoá

- HS xem thí nghiệm ảo và trảlời câu hỏi

- HS lắng nghe và chỉnh sửabài

yếu hơn để tạo ra các halogen có tính oxi

Cũng cần lưu ý rằng trong dung dịch thìfluorine không có phản ứng trên Đó là dofluorine ưu tiên phản ứng với nước

c) Phản ứng với nước, với dung dịch

sodium hydroxide.

- GV: Ngoại trừ fluorine, các halogen còn lại khi phản ứng với nước hoặc dung dịch sodiumhydroxide (NaOH) đều thể hiện cả tính oxi hoá và tính khử

Khi cho các halogen vào nước thì fluorine phản ứng mạnh, chlorine và bromine có phản ứng thuận nghịch với nước, còn iodine tan rất

ít và hầu như không phản ứng

2F2(aq) + 2H2O(1) → O2(g)+ 4HF(aq)

Cl2(aq) + H2O() HCI (aq) + HCIO (aq)

Br2(aq) +H2O(I)  HBr (aq) + HBRO (aq)

Thảo luận nhóm 4 người:

Câu 1: Khi cho khí fluorine vào dung dịch

sodium chloride thì fluorine phản ứng với nước mà không phản ứng với sodium chloride.Vậy, hãy dự đoán giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nào dưới đây có thể âm hơn so với phản ứng còn lại

F2(aq) + H2O(l) –> 2HF(aq) + ½ O2(g)

F2(aq) + 2NaCI(aq) –> 2NaF(aq) + Cl2(g)

Câu 2: Giả sử có thí nghiệm sau:

Nhỏ nhanh vài giọt bromine màu nâu đỏ vào ống nghiệm chứa nước, đậy kín, lắc đều.Trong dung dịch bromine có những chất nào?

Vì sao?