Chuyên đề 5

Lí thuyết và bài tập về halogen

Chuyên đ 5: ề Nhóm Halogen

Ch đ ủ ề V.1 Khái quát v nhóm Halogen ềV.1.A Lý thuy t c b n ế ơ ả

V.1.A.1 V trí c a các nhóm halogen trong b ng tu n hoàn.ị ủ ả ầ

- G m: F (Flo), Cl (Clo), Br (Brom), I (Iot), At (Atatin – nguyên t phóng x ).ồ ố ạ

- Thu c nhóm VIIA, đ ng cu i m i chu kì, trộ ứ ở ố ỗ ước các khí hi m.ế

V.1.A.2 C u hình electron nguyên t , c u t o phân t ấ ử ấ ạ ử

- Có 7 electron l p ngoài cùng (2e phân l p s và 5e phân l p p).ớ ở ớ ở ớ

- C u hình electron d ng t ng quát: nsấ ở ạ ổ 2np5

- Phân t g m 2 nguyên t : ử ồ ử

37

17Cl

- Liên k t trong phân t Xế ử 2 không b n d tách thành nguyên t => halogen ho tề ễ ử ạ

đ ng hóa h c m nh đ thu thêm 1e.ộ ọ ạ ể

- Tính ch t hóa h c c a các halogen là tính oxi hóa m nh.ấ ọ ủ ạ

V.1.A.3.b S bi n đ i đ âm đi n.ự ế ổ ộ ệ

- Đ âm đi n tộ ệ ương đ i l n;ố ớ

- Đi t F → I đ âm đi n gi m;ừ ộ ệ ả

- F trong các h p ch t có s oxi hóa là -1, các nguyên t còn l i ngoài m c oxi hóaợ ấ ố ố ạ ứ

V.1.A.3.c S bi n đ i tính ch t hóa h c c a đ n ch t.ự ế ổ ấ ọ ủ ơ ấ

- Tính ch t hóa h c gi ng nhau c a các đ n ch t;ấ ọ ố ủ ơ ấ

- Tính ch t hóa h c cũng nh thành ph n và tính ch t c a các h p ch t t o nên tấ ọ ư ầ ấ ủ ợ ấ ạ ừcác halogen gi ng nhau;ố

- Halogen là nh ng phi kim đi n hình, tính oxi hóa gi m t F → I;ữ ể ả ừ

- Halogen oxi hóa h u h t các kim lo i t o mu i halogenua;ầ ế ạ ạ ố

- Halogen oxi hóa hiđro t o ra h p ch t khí hiđrohalogenua, th này tan trongạ ợ ấ ứ

nướ ạc t o axit halogenhiđric

V.1.B Phân lo i và ph ạ ươ ng pháp gi i bài t p ả ậ

D ngV.1.1: Kim lo i tác d ng v i Halogen ạ ạ ụ ớ

V.1.1.A Phương pháp/ kỹ năng/ các đi m c n chú ý.ể ầ

Các nguyên t halogen oxi hóa đố ược h u h t các kim lo i (tr Au, Pt) Đ i v i cácầ ế ạ ừ ố ớkim lo i có nhi u m c oxi hóa thì Fạ ề ứ 2, Cl2, Br2 đ a kim lo i lên m c cao nh t cònư ạ ứ ấI2 thì đ a lên m c th p h n.ư ứ ấ ơ

2M + X →  2MX

Áp d ng đ nh lu t:ụ ị ậ

- B o toàn kh i lả ố ượng: m kim lo i ạ + m X2 = m mu i clorua ố

- B o toàn electron: nả e nh ườ ng = ne nh n ậ

V.1.1.B Bài t p ví d (có l i gi i chi ti t)ậ ụ ờ ả ế

VD 1: Cho 0,84 gam kim lo i M ( hóa tr II) ph n ng v a đ v i 0,035 mol thuạ ị ả ứ ừ ủ ớ

được m t mu i clorua ộ ố Tên kim lo i Mạ

VD 2: Cho 10,8 gam h n h p ba kim lo i Al, Fe và Cr ph n ng v a đ v i V lítỗ ợ ạ ả ứ ừ ủ ớkhí Cl2 ( đktc) thu đở ược 19,32 gam h n h p ba mu i clorua Giá tr c a V làỗ ợ ố ị ủ

L i gi i ờ ả

Theo đ nh lu t b o toàn kh i lị ậ ả ố ượng ta có: m kim lo i ạ + m clo = m mu i clorua ố

mClo = m mu i clorua ố – m kim lo i ạ = 19,32 – 10,8 = 8,52 gam => nCl2 = 0,12 mol

Th tích clo c n dùng là V = 0,12.22,4 = 2,688 lítể ầ

VD 3: Cho 11,2 lít khí h n h p khí X (đktc) g m Clỗ ợ ồ 2 và O2 tác d ng v a đ c iụ ừ ủ ớ16,98 gam h n h p Y g m Mg và Al thu đỗ ợ ồ ược 42,34 gam h n h p g m MgClỗ ơ ồ 2,MgO, AlCl3 và Al2O3 Tính ph m trăm th tích c a oxi trong h n h p X và Al trongầ ể ủ ỗ ợ

2Al + 3Cl → 2AlCl 2Al + 3O2 → Al O2 3

+ Tính thành ph n trăm c a oxi trong h n h p Xầ ủ ỗ ợ

Theo đ nh lu t b o toàn kh i lị ậ ả ố ượng ta có: mX + mY = mZ.

V.1.2.A Phương pháp/ kỹ năng/ các đi m c n chú ýể ầ

- nhi t đ thỞ ệ ộ ường, Cl2, Br2 có th tác d ng v i dung d ch ki m t o thànhể ụ ớ ị ề ạ

mu i XO- (ClO-, BrO-)ố

VD 1: (ĐHB-2007): Cho 13,44 lít khí clo (đktc) đi qua 2,5 lít dung d ch KOH ị ở

100oC Sau khi ph n ng x y ra hoàn toàn thì thu đả ứ ả ược 37,25 gam KCl Dung

Theo PTHH thì nKOH =6/5.0,5 = 0,6 mol

V y n ng đ c a dung d ch KOH đã dùng là [KOH] = 0,6/2,5 = 0,24 Mậ ồ ộ ủ ị

D ng V.1.3: Halogen ph n ng v i dung d ch mu iạ ả ứ ớ ị ố

V.1.3.A Phương pháp/ kỹ năng/ các đi m c n chú ýể ầ

Halogen có tính oxi hóa m nh h n có th đ y các halogen y u h n ra kh i mu iạ ơ ể ẩ ế ơ ỏ ố

V.1.3.B Bài t p ví d (có l i gi i chi ti t)ậ ụ ờ ả ế

VD1: Hòa tan hoàn toàn 104,25 gam h n h p X g m NaCl và NaI và nỗ ợ ồ ước, thu

được dung d ch Y S c khí clo t i d vào dung d ch Y Sau ph n ng, cô c n dungị ụ ớ ư ị ả ứ ạ

d ch thu đị ược 58,5 gam mu i khan Z Tính ph m trăm kh i lố ầ ố ượng NaCl trong

Theo PT thì nNaCl = nNaI = b mol

Nên s mol c a NaCl trong Z là: nố ủ NaCl = a + b = 1 mol (2)

T (1) và (2) ta gi i ra đừ ả ược a = 0,5 mol và b = 0,5 mol

Ph n trăm kh i lầ ố ượng c a NaCl trong X làủ : %NaCl = 28,06%

V.2.A.2 Tính ch t hóa h c.ấ ọ

- Trong h p ch t v i F ho c O, Cl có s oxi hóa dợ ấ ớ ặ ố ương (+1, +3, +5, +7);

- Trong h p ch t v i các nguyên t khác clo có s oxi hóa là -1.ợ ấ ớ ố ố

- Có khuynh hướng nh n 1e đ thành ion Cl¯.ậ ể

- Vì v y, tính ch t hóa h c c b n c a clo là tính oxi hóa m nh.ậ ấ ọ ơ ả ủ ạ

V.2.A.1.a Tác d ng v i kim lo i.ụ ớ ạ

- Clo ph n ng v i h u h t các kim lo i tr Au và Pt đ t o thành mu iả ứ ớ ầ ế ạ ừ ể ạ ốhalogenua Các ph n ng thả ứ ường x y ra nhi t đ cao Mu i thu đả ở ệ ộ ố ược thường

ng v i m c oxi hóa cao c a hóa tr

2

2Na + Cl → 2NaCl

- T c đ ph n ng nhanh, t a nhi u nhi t.ố ộ ả ứ ỏ ề ệ

VD: Na nóng ch y cháy trong khí Clả 2 v i ng n l a màu sáng chói t o ra NaCl.ớ ọ ử ạ

22Na + Cl → 2NaCl

- HClO là axit y u nh ng có tính oxi hóa m nh nên nế ư ạ ước clo có tính t y màu.ả

- Cho HX tác d ng v i các ch t oxi hóa m nh ụ ớ ấ ạ

2 2 2 2MnO  + 4HCl → MnCl  + Cl  + 2H O

2KMnO  + 16HCl  → 2KCl + 2MnCl  + 5Cl  + 6H O

K Cr O  + 14HCl → 2KCl + 2CrCl  + 3Cl  + 7H O

V.2.A.4.b S n xu t trong công nghi p.ả ấ ệ

- Đi n phân dung d ch NaCl có màng ngănệ ị

- Dùng s n xu t ch t t y tr ng, sát trùng nh nả ấ ấ ẩ ắ ư ước Javen, clorua vôi, HCl, KClO3

Ch đ V.3 Hidroclorua- Axit clohiđric và mu i clorua ủ ề ố V.3.A Lý thuy t c ế ơ b n ả

- Tác d ng v i baz , oxit baz và mu i.ụ ớ ơ ơ ố

V.3.A.1.a.Tính kh : ử Do trong phân t HCl, Clo có s oxi hóa -1, là s oxi hóa th pử ố ố ấnên Clo th hi n tính kh khi tác d ng v i các ch t oxi hóa m nh nh : MnOể ệ ử ụ ớ ấ ạ ư 2,KMnO4

- Các mu i clorua h u h t đ u tan tr PbClố ầ ế ề ừ 2 và AgCl và ít tan CuCl, Hg2Cl2

V.3.A.5 Nh n bi t axit clohidric và mu i clorua.ậ ế ố

Dùng dung d ch AgNOị 3, cho k t t a AgCl màu tr ng, không tan trong nế ủ ắ ước các axit

m nh.ạ

HCl + AgNO → AgCl + HNO ↓

NaCl + AgNO → AgCl ↓ + NaNO

V.3.B Phân lo i và ph ạ ươ ng pháp gi i bài t p ả ậ

VD 2: Khí hiđro clorua có th để ược đi u ch b ng cách cho mu i ăn (NaCl r n) tácề ế ằ ố ắ

d ng v i ch t nào sua đây:ụ ớ ấ

Cl + 2NaOH → NaCl + NaClO + H O

0,8 1,6 0,8 0,8

Sau ph n ng thì NaOH còn d 0,4 mol và NaCl và NaClO là 0,8 mol.ả ứ ư

Coi th tích dung d ch không thay đ i nên Cể ị ổ M NaOH = 0,8 M và CM NaCl = CM NaClO = 1,6M

VD2: Hòa tan h t 7,74 gam h n h p b t Mg, Al b ng 500 ml dung d ch h n h pế ỗ ợ ộ ằ ị ỗ ợHCl 1M và H2SO4 0,28 M thu được dung d ch X và 8,736 lít khí Hị 2 ( đktc) Côở

c n dung d ch X thu đạ ị ượ ược l ng mu i khan làố

A.38,93 B 42,85 C 35,95 D 39,83

L i gi iờ ả

Ta có: nHCl = 0,51 mol, 2 4

H SOn = 0,14 mol, 2

Hn = 0,39 mol

So sánh th y s mol Hấ ố + = 2 2

Hn = 0,78 mol Cho th y axit tác d ng h tấ ụ ế

Áp d ng đ nh lu t b o toàn kh i lụ ị ậ ả ố ượng ta có:

m mu i ố =m kim lo i ạ + m g c axit ố = 7,74 + 0,5.35,5 + 0,14.96 = 38,93 gam

(trong đó s mol FeO b ng s mol c a Feố ằ ố ủ 2O3), c n dùng V lít dung d ch HCl 1M Giáầ ị

nh n h p ỗ ợ = 3 4

Fe On =

2,32232

Đ t s mol c a FeO và Feặ ố ủ 2O3 là a mol và b mol

Theo đ bài ta có: 72a + 160b = 9,12 (*)ề

Theo (1) nFeO = a = 2

FeCln = 0,06 mol

Thay vào (*) ta có: b = 0,03 mol

Kh i lố ượng FeCl3 thu được là m = 162,5 0,06 =9,75 mol

Ch đ ủ ề V.4 Flo – Brom – Iot.

- Khí HF tan vô hạn trong nước t oạ ra dd axit flohiđric, khác với axit HCl, axit

HF là axit yếu, tính chất đặc bi tệ c aủ axit HF là tác dụng với silic đioxit (SiO2) cótrong thành phần thủy tinh)

Do đó, không dùng chai lọ thủy tinh để đựng dd axit HF

2 4 2

SiO      +   4HF   →    SiF        +     2H O 

- Hơi nước bốc cháy khi ti pế xúc với khí flo:

- Khí HBr tan trong nướ ạc t o thành dd axit bromhiđric, đây là axit m nh, m nhạ ạ

2 33I  +  2Al  →    2AlI

2. V i Hớ 2: Ph n ng x y ra nhi t đ cao, có xúc tác, ph n ng thu n ngh ch: ả ứ ả ở ệ ộ ả ứ ậ ị

2 2 

I    +     H      →    2HI

khí hiđro Iotua

- Hidro Iotua d tan trong nễ ướ ạc t o thành dd axit Iot hiđric, đó là 1 axit r tấ

m nh, m nh h n c axit clohiđric, bromhiđric.ạ ạ ơ ả

AgI k t t aế ủvàng

V.4.B Phân lo i và ph ạ ươ ng pháp gi i bài t p ả ậ

D ng V.4.1: ạ Mu i halogenua và cách nh n bi t mu i halogenua (X ố ậ ế ố - )

I.1.1.A Phương pháp/ kỹ năng/ các đi m c n chú ýể ầ

- Đa s các mu i halogenua đ u tan trong nố ố ề ước tr m t s mu i c a Agừ ộ ố ố ủ +, Pb+,

- Đ nh n bi t ion halogenua X- (F-, Cl-, Br-, I-) ta dùng thu c th là AgNOể ậ ế ố ử 3

I.1.1.B Bài t p ví d (có l i gi i chi ti t)ậ ụ ờ ả ế

VD : Nh n bi t các dung d ch sau: KCl, KI, HCl, KBr, HF?ậ ế ị

3 3AgNO + KI → AgI + KNO↓

Câu 2: Câu nào sau đây không chính xác?

A Các ion F-, Cl-, Br-, I- đ u t o k t t a v iề ạ ế ủ ớ Ag+

B Các ion Cl-, Br-, I- đ u cho k t t a ề ế ủ màu tr ng v iắ ớ Ag+

C Có th nh n bi t ể ậ ế ion F-, Cl-, Br-, I- ch b ng dung d chỉ ằ ị AgNO3

Câu 6: S oxi hoá c a clo trong các ch t: NaCl, NaClO, KClOố ủ ấ 3, Cl2, KClO4 l n lầ ượt là :

có các ch t thu c dãy nào dấ ộ ướ đây?i

các ch t thu c dãy nào dấ ộ ưới đây?

A H2, Cu, H2O, I2 B H2, Na, O2, Cu

C H2, H2O, NaBr, Na D H2O, Fe, N2, Al

v i lớ ượng d dung d ch HCl đ c, ch t t o ra ư ị ặ ấ ạ lượng khí Cl2 nhi u nh tề ấ là

A CaOCl2 B KMnO4 C K2Cr2O7 D MnO2.

ch t nào sau đây?ấ

Câu 14: Ph n ng nào dả ứ ưới đây không được dùng đi u ch hiđrobromuaề ế ?

(a)

o

t 4KClO  →  KCl 3KClO +

14HCl K Cr O   2KCl 2CrCl + → + + 3Cl + 7H O.

3 2 6HCl 2Al  + → 2AlCl + 3H

16HCl 2KMnO + →  2KCl 2MnCl + + 5Cl + 8H O.

S ph n ng trong đó HCl th hi n tính oxi hóa làố ả ứ ể ệ

Câu 21: ng d ng nào sau đây Ứ ụ không ph i c a KClOả ủ 3?

nghi m.ệ

thu được kh i lố ượng k t t a là ?ế ủ

2 2 2 2 Ca(OH) + Cl → CaOCl + H O

S ph n ng oxi hoá kh làố ả ứ ử

(I) Nhúng thanh s t vào dung d ch Hắ ị 2SO4 loãng, ngu i.ộ

(II) S c khí SOụ 2 vào nướ brom.c(III) S c khí COụ 2 vào nướ Gia-ven.c(IV) Nhúng lá nhôm vào dung d ch Hị 2SO4 đ c, ngu i ặ ộ

Câu 29: Cho bi t các ph n ng x y ra sau:ế ả ứ ả

2FeBr2 + Br2 → 2FeBr3 (1) 2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2 (2) Phát bi u đúngể là:

Bi t X và Y là s n ph m cu i cùng c a quá trình chuy n hóa Các ch t X và Yế ả ẩ ố ủ ể ấlà

A I2 B MgI2 C CaI2 D KI ho cặKIO3

mang đi n nhi u h n s h t không mang đi n là 25 ệ ề ơ ố ạ ệ Nguyên t X làố

mu i Y Mu i Y làố ố

thì thu được m t k t t a, k t t a này sau ph n ng phân h y hoàn toàn cho 1,08 gamộ ế ủ ế ủ ả ứ ủ

Ag X là

Thêm dung d ch BaClị 2 d vào h n h p trên thì thu đư ỗ ợ ược 2,33 gam k t t a Giá trế ủ ị

c a V làủ

liên ti p) tác d ng v i AgNO3 d thu đế ụ ớ ư ược 4,75 gam k t t a X và Y là ế ủ

A.F và Cl B Cl và Br C Br và I D I và At

hai nguyên t ố có trong t ự nhiên, hai chu kì liên ti p thu c nhóm VIIA, s hi uở ế ộ ố ệnguyên t ử ZX < ZY) vào dung d ch AgNOị 3 (d ), thu đư ược 8,61 gam k t t a Ph n trămế ủ ầ

kh i ố lượng c a NaY trong h n h p ban đ u ủ ỗ ợ ầ là

tích khí clo (đktc) đ thu để ược 5 lít nước clo trên là

ph n ng x y ra hoàn toàn, thu đả ứ ả ược 37,25 gam KCl Dung d ch KOH trên có n ngị ồ

đ làộ

d ch chuy n sang màu vàng đ m và KBr v n còn d Sau thí nghi m, n u cô c nị ể ậ ẫ ư ệ ế ạdung d ch thì còn l i 1,61 ị ạ gam ch t r n khan Bi t hi u su t ph n ng 100%, n ngấ ắ ế ệ ấ ả ứ ồ

đ % c a nộ ủ ước clo là

ph m vào 385,400 gam nẩ ướ ta thu đc ược dung d ch ị A L y 50,000 gam dung d ch Aấ ịtác d ng v i dung d ch AgNOụ ớ ị 3 thu đượ 7,175 gam k t t a.c ế ủ Hi uệ su tấ ph nả ngứ

gi aữ H2 và Cl2 là

4,8 gam magie và 8,1gam nhôm t o ra 37,05 gam h n h p các mu i clorua ạ ỗ ợ ố và oxithai kim lo i Thành ph n % th tích c a oxi ạ ầ ể ủ và clo trong h n h p Aỗ ợ là

A 26,5% và 73,5% B 45% và 55%.

h n h p B g m magie và nhôm t o ra 42,34 gam h n h p các mu i clorua ỗ ợ ồ ạ ỗ ợ ố và oxithai kim lo i Thành ph n % kh i ạ ầ ố lượng c a ủ magie và nhôm trong h n h p Bỗ ợ là

22,4 lít khí H2 bay ra (đktc) Kh i lố ượng mu i clorua t o ra trong dung d ch là baoố ạ ịnhiêu gam?