Bài 26. Luyện tập: Nhóm halogen

Flo ở dạng fluorspar fluorit được Georgius Agricola miêu tả năm 1529 như là một chất gây chảy, là một chất được sử dụng để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của kim loại hay khoáng chất7. Nguy

Chào mừng các bạn đến với phần trình bày của chúng tôi.

2 Chất hữu cơ nào pứ cộng với clo để tạo thành

thuốc trừ sâu 666 (hexacloxan)?

5 Nguyên tố nặng nhất trong nhóm halogen.

3 Flo tác dụng được với chất này khi được nung

nóng?

6 Khi cho clo tác dụng với vôi tôi ta thu được chất

gì?

7 Khi cho axit sunfuric đặc tác dụng với kali clorat

khí màu gì thoát ra?

4 Khi cho axit sunfuric đặc tác dụng với kali clorat khí thoát ra có mùi đặc trưng của khí gì thay cho

Brom (Bromum)

Iot (Iodum)Cấu hình e

Khí màu vàng lục

Lỏng màu

đỏ nâu

Tinh thể màu xám (thăng hoa)

Kí hiệu

Tên nguyên tố Flo

(Fluorum) Clo (Chlorum) Brom (Bromum) Iot (Iodum) Atatin (Astatine)Cấu hình e

(thăng hoa)

Tinh thể màu xanh đen

Nhóm Halogen gồm những phi kim điển hình đứng ở cuối mỗi chu

kì trước những nguyên tố khí hiếm thuộc nhóm VII A trong bảng

tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

* Lưu ý : Atatin là nguyên tố nhân tạo (chỉ được

điều chế bằng phương pháp nhân tạo: dùng hạt

α bắn phá nguyên tử Bi)

Flo ở dạng fluorspar (fluorit) được Georgius Agricola miêu tả năm 1529 như là một chất gây chảy, là một chất được sử dụng để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của kim loại hay khoáng chất Năm 1670 Schwandhard đã phát hiện thấy thủy tinh bị fluorspar ăn mòn khi được xử lý bằng axít Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu sau này như Humphry Davy, Gay-Lussac, Antoine Lavoisier và Louis Thenard đã từng thực nghiệm với axít flohiđric, dễ dàng thu được bằng

cách xử lý florua canxi với axít sulfuric đậm đặc

Cuối cùng người ta nhận ra rằng axít flohiđric chứa một nguyên tố chưa được biết Nguyên tố này đã không được cô lập trong nhiều năm vì độ hoạt động hóa học rất cao của nó - nó được cô lập từ các hợp chất của nó rất khó khăn

và ngay lập tức hóa hợp với các phần vật chất còn lại của hợp chất Cuối cùng vào năm 1886 flo đã được cô lập bởi Henri Moissan sau gần như 74 năm cố gắng liên tục Nó là những cố gắng mà một số các nhà nghiên cứu đã phải trả giá bằng sức khỏe hay cuộc sống của họ, và đối với Moissan, nó đã làm cho

ông đoạt giải Nobel năm 1906 về hóa học

Sản xuất flo thương mại lần đầu tiên là do nhu cầu để chế tạo bom nguyên tử

của dự án Manhattan trong Đại chiến thế giới lần thứ hai khi hợp chất

hexaflorua uran (UF6) được sử dụng để tách các đồng vị U235 và U238 của urani Ngày nay cả hai công nghệ khuyếch tán và ly tâm khí sử dụng khí UF6 để sản

xuất urani giàu cho các ứng dụng năng lượng nguyên tử

Flo trong tự nhiên thường gặp nhất ở dạng khoáng vật florit (CaF2,có tên gọi này vì thêm nó

vào quặng criolit Na3A1F6 hay AlF3.3NaF và floapatit Ca5F(PO4)3 Tồn tại ở dạng hợp chất có

trong men răng , trong lá một số cây

Mẫu khoáng vật

criolit

Các mẫu khoáng vật florit

Tính chất hóa học của Flo

-Flo phân hủy mạnh nước: 2F2 +2H2O4HF + O2

-Flo tác dụng với hiđrô mãnh liệt ngay cả khi ở trong bóng tối

tạo ra khí hiđrô florua: H2 + F2  2HF H = -288,6 kJ

-Flo tác dụng tất cả kim loại kể cả vàng và platin

-Flo tác dụng với nhiều phi kim: S + 3F2 SF6

Si +2F2 SiF4 -Flo tác dụng với dd NaOH lạnh 2% để tạo oxit florua:

2F2 + 2NaOH2NaF + H2O + OF2-Flo ăn mòn thủy tinh: SiO2 +2F2 SiF4 + O2

-Flo thể hiện tính oxi hóa mạnh: F2 + Cl22ClF

F2 + HNO3HF + F-O-NO2

-Flo tác dụng với Clo, Kripton và Xenon khi được nung nóng:

Xe + F2XeF2

Mô phỏng

OF2

Tính chất của axit flohiđric và một số hợp chất của flo

-Ion F- liên kết mạnh mẽ với axit flohiđric F- + HFHF2

-Đặc biệt: Kết tủa Bạc florua AgF (khác với AgCl, AgBr, AgI) dể tan trong nước, các muối florua đều tan.

- Chất oxi hóa cho nhiều nguyên liệu lỏng dùng trong tên lửa

- Teflon ( là một chất dẻo chứa flo chịu được tác dụng của axit, kiềm

và các hoá chất khác).Teflon được để trám vào nồi, chảo không

dính,…

- Freon (chủ yếu là CFCl3 và CF2Cl2) được dùng trong các tủ lạnh và máy lạnh ( tuy nhiên khi được thải ra khí quyển, freon phá hủy tầng ozon gây hại môi trường nên chúng đang được thay thế dần bằng

các chất khác)

Vật liệu thay thế freon hiện nay:

- Dung dịch NaF loãng được dùng làm thuốc chống sâu răng.

- Flo còn dùng trong công nghiệp sản xuất nhiên liệu hạt nhân để

làm giàu 235U

Ứng dụng

Clo (tiếng Hy Lạp: χλωρος, khí màu vàng lục) được phát hiện năm 1774 bởi Carl Wilhelm Scheele, là người đã sai lầm khi cho

rằng nó chứa ôxy Clo được đặt tên năm 1810 bởi Humphry

Davy, là người khẳng định nó là một nguyên tố.

Hợp chất thiên nhiên quan trọng nhất của clo là natri clorua (muối ăn) NaCl,nó được dùng làm nguyên liệu chủ yếu của natri clorua

chứa trong nước biển và đại dương.Natri clorua cũng thấy ở dạng rắn,tạo thành những vùng lớn rải rác trong vỏ Trái đất gọi là muối mới.Những hợp chất khác của clo cũng phổ biến trong tự nhiên như kali clorua ở dạng khoáng vật cacnalit KCl.MgCl2.6H2O và xinvin KCl điều chế:

AgCl ás Ag(vô định hình màu đen) + Cl2

Tính chất hóa học của Clo

-Tác dụng hầu hết tất cả kim loại trừ vàng và platin:

-Clo tác dụng với nước tạo thành dd nước Clo:

Cl2 + H2OHCl + HClO( axit hipollorô )

-Clo tác dụng với dd bazô: Cl2 + 2NaOHNaCl + NaClO + H2O( nước Javel )

2Cl2 + 2Ca(OH)2CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O( dd clorua vôi )

Cl2 + Ca(OH)2rắnCaOCl2 + 2H2O;3Cl2 + 6KOH t0 5KCl + KClO3 + 3H2O

* Tính tẩy màu của nước clo và dd clorua vôi, nước Javel được giải thích: do tác dụng của CO2(kk) giải phóng dần HClO HClO dưới tác dụng của ánh sáng phân hủy thành HCl và [O] có khả năng tẩy màu.

CO2 + NaClO + H2ONaHCO3 + HClO;CO2 + Ca(ClO)2 + H2OCaCO3 + 2HClO

HClO ás HCl + [O]( [O] có tính tẩy màu nhưng để lâu [O] sẽ chuyển thành oxi 2[O]

 O2 )

-Clo tác dụng với các muối Halogen khác theo quy tắc Halogen trên đấy Halogen dưới

ra khỏi dd muối: Cl2 + 2NaBr2NaCl + Br2 ; Cl2 + 2NaI2NaBr + I2

-Clo tác dụng với chất khử khác: Cl2 + SO2 + 2H2OH2SO4 + 2HCl

5Cl2 + Br2 + 6H2O2HBrO3 + 10HCl ; 2FeCl2 + Cl22FeCl3

Thí nghiệm

Tính chất của axit clohiđric

-Axit clohiđric pứ với tất cả kim loại đứng trước hiđrô và các hợp

chất:

+Pứ với kim loại: Fe + 2HClFeCl2 + H2

+Pứ với oxit bazô: Fe3O4 + 8HClFeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

+Pứ với bazô: Fe(OH)3 + 3HClFeCl3 + 3H2O

+Pứ với muối: CaCO3 + 2HClCaCl2 + CO2 + H2O

AgNO3 + HClHNO3 + AgCl

-điều chế axit clohiđric: NaCl rắn + H2SO4đđ 2500C NaHSO4 + HCl

2NaCl rắn + H2SO4đđ t0 >2500C Na2SO4 + 2HCl

H2S + Cl2S + 2HCl ; 2HBr + Cl2Br2 + 2HCl 2FeCl3 + 2HI2FeCl2 + I2 + 2HCl

-HCl thể hiện tính khử: NaClO + 2HClNaCl + H2O + Cl2

-HCl + CH3COONaCH3COOH + NaCl

-2HCl + K2SiO32KCl + H2SiO3

-C2H4 + HClCH3CH2Cl

-hh 2 axit HClđặc và HNO3 đặc trộn theo tỉ lệ 3 : 1 có thể hòa tan được

cả Pt và Au như: Au + 3HCl + HNO3AuCl3 + NO +2H2O

- Khí hiđro clorua tác dụng với oxi: 4HClkhí + O2 CuCl2,4000C 2Cl2+4H2O

Thí nghiệm

Thí nghiệm

Thí nghiệm

Hợp chất của clo với oxi

Tính axit và độ bền phân tử tăng dần

Tính oxi hóa giảm dần -HClO là axit yếu hơn cả H2CO3:

NaClO + CO2 + H2ONaHCO3 + HClO

-HClO không bền dể bị phân hủy:HClO ás HCl + [O]

3HClO 700C 2HCl + HClO3-HClO có tính oxi hóa mạnh vd: 2NaClO t0<700C 2NaCl + O2

3NaClO 70OC 2NaCl + NaClO3 ; NaClO + 2HClCl2+ NaCl+ H2O HCl + HClO + KOHKCl + KClO + 2H2O

-KClO + CO2 + H2OKHCO3 + HClO

-Axit hipocloro bị chuyển hóa theo 3 kiểu không phụ thuộc vào nhau: (1)HClOHCl+[O];(2)2HClOH2O+Cl2O;(3)3HClO2HCl+HClO3-HClO2 là axit yếu dể bị phân hủy trong dd loãng

-HClO2 và NaClO2 là chất oxi hóa mạnh, NaClO2 dể bị nhiệt phân, có tác dụng tẩy trắng vải sợi: HClO2 + 3HCl3Cl2 + 2H2O

3NaClO2 t0 2NaClO3 + NaCl ; NaClO2 t0 NaCl + O2

-Điều chế: Ba(ClO2)2 + H2SO4 loãngBaSO4 + 2HClO2

-HClO3 là axit khá mạnh như HNO3, tan nhiều trong nước

-HClO3 là chất oxi hóa mạnh do có chứa Cl+5

HClO3 + 5HCl  3Cl2 + 3H2O

-Muối kali clorat (KClO3) bò nhiệt phân theo hai hướng

+Nếu có xút tác: 2KClO3 xt:MnO2, t0 2KCl + 3O2

+Nếu không có xút tác: 4KClO3 t0 cao KCl + 3KClO4

-Muối kali clorat dùng làm thuốc nổ, diêm, điều chế O2,…

2KClO3 + 2S + C2KCl + 2SO2 + CO2

6P + 5KClO33P2O5 + 5KCl

-điều chế: 3HClO t0 HClO3 + 2HCl

3Cl2 + 6KOH 1000C 5KCl + KClO3 + 3H2OKCl đặc + 3H2O đpddkmn, 700C KClO3 + 3H23KClO t0 2KCl + KClO3

-HClO4 là axit mạnh nhất trong các axit tan nhiều trong nước

-HClO4 có tính oxi hóa mạnh nhưng yếu hơn HClO, HClO2, HClO3-HClO4 dể bị nhiệt phân: 2HClO4 + P2O5 t0 Cl2O7 + 2H2O

-điều chế: KClO4 rắn + H2SO4 đặc t0 KHSO4 + HClO4

KClO3 đặc +H2O đpdd KClO4 +H2

-Dd nước Javel: Cl2 + 2NaOH  NaCl + NaClO + H2O

NaCl + H2O đpddkmn NaClO + H2NaClO + H2O + CO2  HClO + NaHCO3-Nước Javel có tính oxi hóa mạnh dùng để tấy trắng sợi, vải, giấy Nó cũng

được dùng để tẩy uế và sát trùng nhà vệ sinh hoặc những nơi bị ô nhiễm khác.-Clorua vôi: Ca(OH)2 + Cl2 300C CaOCl2 + H2O

2CaOCl2 + CO2 + H2O  2HClO + CaCl2 + CaCO3-Clorua vôi được dùng để tấy trắng sợi, vải, giấy, tẩy uế và sát trùng nhà vệ sinh hoặc những hố rác, cống rãnh Do có khả năng tác dụng với nhiều chất hữu cơ, clorua vôi được dùng để xử lí chất thải Một lượng lớn clorua vôi được dùng để tinh chế dầu mỏ

-Muối kali clorat: Cl2 + 2KOH  KCl + KClO + H2O

3Cl2 + 6KOH t0 5KCl + KClO3 + 3H2O-Tính chất: 4KClO3 t0 KCl + 3KClO4

2KClO3 t0, xt: MnO2 2KCl + 3O2-Kali clorat dùng để chế tạo thuốc nổ, sản xuất pháo hoa, ngòi nổ và những hh

dể cháy khác Kali cloratcòn được dùng trong công nghiệp diêm Thuốc ở đầu que diêm thừơng chứa 50% KClO3

-Natri clorua NaCl hay muối ăn dùng làm nguyên liệu để điều chế clo, axit clohiđric, natri hiđroxit và natri cacbonat (xođa) dùng trong cơng nghiệp nhuộm, nấu xà

phịng và nhiều ngành sản xuất khác Nĩ cũng được dùng làm gia vị cho thực

phẩm để bảo quản thực phẩm khỏi hỏng.

-Kali clorua KCL cần một lượng rất lớn cho cơng nghiệp làm phân bĩn.

-Canxi clorua CaCl2 6H2O cần để tạo hỗn hợp sinh hàn CaCl2 khan dùng rộng rãi trong thực tiển phịng thí nghiệm để làm khơ các chất khí và làm khan các chất hữu

4Cu + 2NH4Cl  3Cu + CuCl2 + N2 + 4H2O

Fe3O4 + 8NH4Cl  FeCl2 + 2FeCl3 + 8NH3 + 4H2O

Thí nghiệm nhận biết muối clorua

-Brom tồn tại trong tự nhiên ở dạng hợp chất, chủ yếu là

muối bromua của kali, natri, magie.

-Bromua kim loại có trong nước biển, nước của một số

hồ cùng với muối clorua.

Điều chế

-Sục khí clo qua dung dịch bromua

NaBr + Cl2 NaCl + Br2(Trong công nghiệp, nguồn điều chế Br2 là nước biển

Hãy cho biết chu trình điều chế Brom trong công

Brôm được hai nhà hóa học Antoine Balard\l Ballard-2" và Carl Jacob Lưwig\l

"cite_note-L.C3.B6wig-3" phát hiện độc lập với nhau năm 1825 và 1826.

Balard tìm thấy các muối bromua trong tro của tảo biển từ các đầm lầy nước mặn ở Montpellier năm

1826 Tảo biển được sử dụng để sản xuất iốt, nhưng cũng chứa brôm Balard chưng cất brôm từ dung dịch của tro tảo biển được bão hòa bằng clo Các tính chất của chất thu được là tương tự như của chất trung gian giữa clo và iốt, với các kết quả này ông cố gắng để chứng minh chất đó là monoclorua iot (ICl), nhưng sau khi thất bại trong việc chứng minh điều đó ông đã tin rằng mình đã tìm ra một nguyên tố

mới và đặt tên nó là muride, có nguồn gốc từ tiếng Latinh muria để chỉ nước mặn.

Carl Jacob Lưwig đã cô lập brôm từ suối nước khoáng tại quê hương ông ở thị trấn Bad Kreuznach năm

1825 Lưwig sử dụng dung dịch của muối khoáng này được bão hòa bằng clo và tách brôm bằng

dietylête Sau khi cho bốc hơi ete thì một chất lỏng màu nâu còn đọng lại Với chất lỏng này như một mẫu vật cho công việc của mình ông đã xin một vị trí tại phòng thí nghiệm của Leopold Gmelin tại

Heidelberg Sự công bố các kết quả bị trì hoãn và Balard đã công bố các kết quả của mình trước.

Sau khi các nhà hóa học Pháp là Louis Nicolas Vauquelin, Louis Jacques Thénard và Joseph-Louis Lussac đã xác nhận các thực nghiệm của dược sĩ trẻ Balard, các kết quả được thể hiện trong bài thuyết

Gay-trình của Académie des Sciences và công bố trong Annales de Chimie et Physique Trong bài công bố

của mình Balard thông báo rằng ông đổi tên từ muride thành brôme theo đề nghị của M Anglada Các nguồn khác lại cho rằng nhà hóa học và nhà vật lý Pháp Joseph-Louis Gay-Lussac đã gợi ý tên gọi

brôme do mùi đặc trưng của hơi của chất này Brôm đã không được sản xuất ở lượng cần thiết cho tới tận năm 1860.

Sử dụng thương mại đầu tiên, ngoài các ứng dụng nhỏ trong y học, là sử dụng brôm trong

daguerreotype Năm 1840 người ta phát hiện ra rằng brôm có một số ưu thế so với hơi iốt được sử dụng trước đó để tạo ra lớp halua bạc nhạy sáng trong daguerreotype.

Bromua kali và bromua natri từng được sử dụng như là thuốc chống co giật và giảm đau vào cuối thế kỷ

19 và đầu thế kỷ 20, cho tới khi chúng dần dần bị thay thế bởi chloral hydrat và sau đó là bằng các

barbiturat\l "cite_note-8".

Tính chất vật lí -Brom là chất lỏng, màu đỏ nâu, dễ bay hơi.

- Brom rất độc, và gây bỏng nặng

Tính chất hóa học -Tác dụng kim loại ( hầu hết các kim loại) 2Fe + 3Br2  2FeBr3 (Sắt (III) bromua) 2Na + Br2  2NaBr (Natribromua) -Tác dụng hiđro: brom phản ứng với hiđro khi đun nóng

( không gây nổ), phản ứng toả nhiệt

H2 + Br2 2HBr H = -71,98kJ

Br2 có tính oxi hoá mạnh hơn I2:

Br2 + 2NaI  2NaBr + I2Tác dụng với nước tương tự clo, nhưng khó khăn hơn: Br2

+ H2O  HBr + HBrO Tác dụng với chất oxi hoá mạnh, brom thể hiện tính khử Br2

+ 5Cl2 + 6H2O  2HBrO3 + 10HCl

MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA

BROM

Hiđro bromua và axit bromhiđric

* Điều chế: thuỷ phân photpho tribromua Trong thực tế, người ta cho brom tác dụng trực tiếp với photpho và nước.

PBr 3 + 3H 2O  H 3 PO 3 + 3HBr

* Tính chất

- Hiđro bromua là chất khí, không màu, “bốc khói” trong không khí ẩm.

- Dễ tan trong nước Dung dịch HBr trong nước được gọi là dung dịch axit

bromhiđric.

- Axit HBr mạnh hơn axit HCl

- Tính khử của HBr (ở trạng thái khí cũng như trong dung dịch) mạnh hơn HCl.

2HBr + H 2 SO 4 đặc  Br 2 + SO 2 + 2H 2 O

HBr + O 2 2H 2 O + 2Br 2

=> dung dịch HF và HCl không có phản ứng này

- Trong các muối của axit bromhiđric, AgBr được sử dụng nhiều nhất Chất này

bị phân huỷ khi gặp ánh sáng

AgBr as Ag + Br 2

Hợp chất chứa oxi của brom

a HBrO : axit hipobromơ

* Điều chế: Cho brom tác dụng với nước

Br 2 + H 2 O  HBr + HBrO

* Tính chất

- Tính bền, tính oxi hoá và tính axit của HBrO đều kém hơn HClO

b Axit bromic ( HBrO 3 )

* Điều chế: cho nước clo oxi hoá brom

Br 2 + 5Cl 2 + 6H 2 O  2HBrO 3 + 10HCl

MỘT SỐ HỢP CHẤT CỦA

BROM

Brom dùng để chế tạo một số dược phẩm, phẩm nhuộm,… chế tạo bạc bromua ( AgBr) là chất nhạy cảm ánh sáng để tráng lên phim ảnh

Ứng dụng

Trạng thái tự nhiên Iot có nhiều trong các mô của rong biển Iot còn có trong các tuyến giáp trạng ở người tuy với lượng rất nhỏ nhưng có vai trò

rất quan trọng : nếu thiếu iot người ta sẽ bị bệnh bướu cổ

Điều chế

Để điều chế iot người ta phơi khô rong biển, đốt thành tro, ngâm trong nước, gạn lấy dung dịch đem cô cho đến khi phần lớn muối clorua và sunjat lắng xuống, còn muối clorua ở lại trong dung dịch Cho dung dịch này tác dụng với chất oxi hóa để oxi hóa I- thành

I2 Thí dụ, nếu dùng clo thì phản ứng là :

2NaI + Cl2  2NaCl + I2

Mẫu Iot tinh thể Mẫu hơi iot màu tím

Cấu trúc electron trong nguyên tử Iot