cac nguyen to thuoc nhom 7

ĐƠN CHẤT HALOGENTính chất hóa học X2 là những phi kim điển hình, có tính oxy hoá mạnh nhất so với các phi kim khác.. ĐƠN CHẤT HALOGENTính chất hóa học Halogen tác dụng với kim loại: Các

Ch ương ng

5

NHÓM VII

NHÓM VIIA

HALOGEN

NHÓM VIIA (HALOGEN)

Đặc điểm chung

 Cấu hình electron hóa trị: ns2np5

 dễ nhận electron tạo thành ion X- hoặc dễ

tạo 1 liên kết cộng hóa trị X

 Tính chất hóa học đặc trưng: oxi hóa

 F chỉ có số oxi hóa duy nhất: -1

 Cl, Br, I có các số oxi hóa: -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất vật lý

 Điều kiện thường: F2 – khí vàng nhạt; Cl2 – khí vàng lục; Br2 – lỏng đỏ nâu, dễ bay hơi; I2 – rắn tím đen, có ánh kim, dễ thăng hoa Phân tử 2 nguyên tử, mùi

xốc, rất độc.

 Độ hòa tan trong nước và dung môi khác nhau: F2

tác dụng mạnh với nước; Cl2, Br2, I2 có độ tan trong nước ở 200C: 0,73%-3,6%-0,03%.

 I2 dễ tan trong I-: I2 + I- = I3- (nâu)

 X2 dễ tan trong dung môi không phân cực: CS2, C6H6, ete, rượu hữu cơ …

 I2 nhuốm màu hồ tinh bột.

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

X2 là những phi kim điển hình, có tính oxy hoá mạnh nhất so với các phi kim khác.

Mức độ oxy hoá giảm dần từ F2 đến I2, phù hợp với

chiều giảm độ âm điện, thế lực cực chuẩn và năng lượng phân ly X2  2X (độ âm điện lớn và năng

lượng phân ly nhỏ thì hoạt động oxy hoá càng

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

Halogen tác dụng với kim loại:

Các X2 có khả năng phản ứng mãnh liệt với

một số kim loại, đặc biệt là F2 và Cl2, chúng

oxi hoá kim loại đến số oxi hoá cao nhất

 Cl2 phản ứng gây nổ khi được chiếu ánh sáng giàu tia tử

ngoại ở nhiệt độ thường, hoặc khi đun nóng

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

Halogen phản ứng với nước:

 F2 phản ứng mãnh liệt ngay điều kiện thường, giải phóng khí oxi:

0

2 /

2 II

0

2 /

4 2

O 



ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

Phản ứng giữa halogen với halogen:

 Giữa các halogen cũng xảy ra các phản ứng ;

5F2 + X2 = 2XF5 (Cl2, Br2 pư ở 2000C, I2 ở t0 thường)

Cl2 + X2 = 2XCl (Br2 pư ở 00C, I2 ở t0 thường)

Br2 + X2 = 2BrX (F2, Cl2 pư ở 00C)

Br2 + I2 = 2IBr (pư ở 450C, trong môi trường N2)

 Halogen có tính oxy hoá mạnh hơn đẩy halogen yếu hơn ra khỏi muối như: khí F2 đẩy được clo ra khỏi muối rắn; khí Cl2đẩy được brôm và Br2 đẩy được iot ra khỏi muối của nó

2 ClCl

0 2 /

2 BrBr

0 2 /

2 II

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

Phản ứng của halogen với NH3:

 Cl2, Br2 oxi hoá mãnh liệt NH3 ở trạng thái khí

và dung dịch :

2NH3 + 3X2 = N2 + 6HX

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Tính chất hóa học

Phản ứng của halogen với dung dịch kiềm:

 Các X2 có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm tạo hỗn hợp có tính oxi hoá mạnh , có tác dụng tẩy trắng, khử trùng Đặc biệt phản ứng của Cl2 với

dung dịch NaOH được sử dụng nhiều trong thực tế.

Cl2 + NaOH = NaCl + NaClO + H2O

nước Javen

 Nếu đun nóng thì sản phẩm thu được có NaClO3: 3Cl2 + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Trạng thái thiên nhiên - Đồng vị

 Trong tự nhiên halogen không tồn tại ở trạng thái tự do

Khoáng vật quan trọng nhất của flo là florit CaF2, criolit

Na3AlF6, flo apatit Ca5(PO4)4F Khoáng vật quan trọng của clo là muối ăn NaCl, cacnalit KCl.MgCl2.6H2O và xivin KCl Brom có trong hồ nước mặn, nước biển Iot có trong nước

lỗ khoan dầu khí

 Trong vỏ Quả đất, flo, clo dạng hợp chất chiếm 0,02% tổng

số nguyên tử, dạng hợp chất của brom chiếm 3.10-5 %, iot chiếm 4.10-6 % tổng số nguyên tử

 Flo có một đồng vị trong thiên nhiên là 19F, còn đồng vị nhân tạo là 16F, 17F, 18F, 20F, 21F

 Clo trong thiên nhiên có 2 đồng vị bền là 35Cl (75,53%),

37Cl(24,47%), có 5 đồng vị nhân tạo là 33Cl, 34Cl, 36Cl, 38Cl,

39Cl

 Brom trong thiên nhiên có 2 đồng vị bền là 79Br(50,56%),

82Br(49,44%)

 Iot trong thiên nhiên chỉ có một đồng vị bền là 127I, còn đồng

vị nhân tạo thì khá nhiều

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Điều chế - Ứng dụng

Flo: được điều chế bằng điện phân muối nóng chảy Thường dùng hỗn hợp ơtecti của 3KH + KF nóng chảy ở 700C Điện phân hỗn hợp này với cực âm bằng niken, điện cực dương bằng grafit, có màng ngăn để tránh nổ

Anot (+) : 2F- - 2e- = F2

Catot (-) : H+ + 2e- = H2

 Trong phòng thí nghiệm, Cl2 được điều chế bằng tác dụng của axit HCl với những chất oxy hoá

mạnh như KMnO4, MnO2, CaOCl2

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

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2 O

 Clo được ứng dụng để sản xuất nước Javen, tẩy trắng vải sợi, bột giấy, sát trùng nước uống, tổng

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Điều chế - Ứng dụng

Brôm được điều chế từ nước biển, nước thải trong sản xuất muối, những loại nước này có chứa muối brôm (chủ yếu là NaBr) và dùng

Cl2 đẩy brôm ra khỏi muối :

Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl.

 Brôm được dùng để tổng hợp dược phẩm, sản xuất AgBr dùng cho phim, giấy ảnh.

ĐƠN CHẤT HALOGEN

Điều chế - Ứng dụng

 Iôt được sản xuất từ rong biển và nước lỗ

khoan dầu khí (iot chiếm 0,0060,4%): Rong biển khô được đốt cháy, hoà tan tro, lấy

nước lọc cô cạn để kết tinh muối clorua, muối sunfat Dung dịch còn lại có chứa iodua,

dùng Cl2 để đẩy iot ra khỏi muối.

 Iôt được dùng để tổng hợp dược phẩm, sản xuất muối trộn iot làm thực phẩm, dung dịch rượu iot 4% để sát trùng (I2 trong C2H5OH)

HỢP CHẤT HALOGEN

Hiđro halogenua HX – Đặc điểm

Là hợp chất của hiđro với các halogen.

Nhiệt độ nóng chảy (0C) - 83,0 - 114,2 - 88,0 - 50,8Nhiệt độ sôi (0C) 19,5 - 84,9 - 66,7 - 35,8

Độ phân ly (200C;0,1N;%) 9,0 92,6 93,5 95,0

Độ tan (00C; lit khí/lit H2O) Vô hạn 500 600 425

 Độ bền nhiệt trong dãy HF - HCl - HBr - HI giảm

mạnh xuống, phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố: độ

dài liên kết tăng và năng lượng liên kết giảm rõ rệt

 HF phân huỷ rõ rệt thành đơn chất ở nhiệt độ trên

35000C

HỢP CHẤT HALOGEN

Hiđro halogenua HX – Tính chất hóa học

 Các dd HX là những axit (axit halogenhiđric ):

HX + H2O  H3O+ + X

- HF là axit duy nhất pư với SiO2 (thành phần chủ yếu của thuỷ tinh là: Na2O.CaO.6SiO2): SiO2 + 4HF = 2H2O + SiF4

Nếu HF dư: SiF4 + HF = H2SiF6 (axit hexaflosilixic)

14HClđ + K2Cr2O7 = 2CrCl3 + 3Cl2 + 2KCl + 7H2O

2HBr + H2SO4 đặc = Br2 + SO2 + 2H2O 

2HI + 2FeCl3 = I2 + 2FeCl2 + 2HCl

Từ HCl đến HI tính khử tăng do 0oxh/k của chúng giảm:

 = 1,36V ;  = 1,07V;  = 0,54V

 Do tính khử cao mà trong không khí, dung dịch HBr và HI bị oxi không khí oxi hoá, từ từ giải phóng X2 tự do nên dung dịch để lâu có màu vàng nâu

 HCl chỉ bị oxi hoá ở trạng thái khí và khi đun nóng, có xúc tác CuCl2:

0

2 /

2 Cl

Cl

0 2 /

2 BrBr

0 2 /

2 II

HỢP CHẤT HALOGEN

Hiđro halogenua HX – Điều chế

 HF : Phương pháp duy nhất để điều chế HF trong công nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm là cho muối florua (thường là CaF2) tác dụng với axit H2SO4 đặc ở 2500C:

CaF2 + H2SO4 đặc CaSO4 + 2HF



 

2500C

HỢP CHẤT HALOGEN

Hiđro halogenua HX – Điều chế

 HBr và HI : dùng phương pháp thuỷ ngân

muối bromua và iođua của photpho.

PBr3 + 3H2O = H3PO3 + 3HBr

PI3 + 3H2O = H3PO3 + 3HI

Trên thực tế, người ta cho brom hay iot tác

dụng trực tiếp với phôtpho và nước.

HỢP CHẤT HALOGEN

Axit hypoclorơ HClO: chỉ tồn tại trong dung dịch loãng (nồng độ

cực đại: 20 - 25%) và điện ly tạo môi trường axit:

HClO + H2O  H3O+ + ClO

- Dung dịch HClO có màu vàng lục, tính axit yếu và là chất oxy hoá mạnh

 HClO phân huỷ tuỳ điều kiện :

+ Khi chiếu sáng mạnh, t0 > 300C : 2HClO  H2O + O0 + 2Cl0

HClO + 2O0 = HClO3

+ Khi có chất hút nước mạnh (CaCl2): 2HClObh = Cl2Odd + H2O

+ Khi đun nóng : 3HClO = 2HCl+ HClO3

 Thực hiện phản ứng trung hoà:

HClO + NaOH loãng = NaClO + H2O

 Axit HClO và muối chứa ClO- đều là chất oxy hoá mạnh:

HỢP CHẤT HALOGEN

Nước Javen là dung dịch nước của NaCl +

với dung dịch NaOH nguội:

Cl2 + 2NaOH nguội = NaCl + NaClO + H2O

chế bằng điện phân dung dịch NaCl 15 - 20% không có màng ngăn với điện cực âm là Fe, điện cực dương là Ti:

NaCl + H2O đp NaClO + H2

nước Javen: NaCl + NaClO + H2O

HỢP CHẤT HALOGEN

Clorua vôi CaCl(OCl) là chất bột màu trắng, có mùi

xốc gần như mùi clo, được xem là muối canxi hỗn hợp của HCl và HClO Clorua vôi được điều chế từ khí Cl2 và huyền phù đặc của Ca(OH)2 đun nóng

 Phân huỷ ở 4000C: 4KClO3 = 3KClO4 + KCl.

 Phân huỷ ở 4000C, có xúc tác MnO2:

2KClO3 = 2KCl + 3O2

 KClO3 rắn có tính oxy hoá rất mạnh nên những chất

dễ cháy như P, S, C, Al bột khi trộn với KClO3 sẽ gây nổ khi va đập:

2KClO3 + S + 2C = 2KCl + SO2 + 2CO2

HỢP CHẤT HALOGEN

Kali clorat KClO3

 Trong công nghiệp, KClO3 được điều chế từ Cl2,

huyền phù Ca(OH)2 và KCl, gồm 2 giai đoạn:

GĐ1: 5Cl2 + 6Ca(OH)2 = Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O GĐ1: Ca(ClO3)2 + KCl = KClO3 + CaCl2

Để nguội thì chỉ KClO3 kết tinh.

 Phương pháp điện phân dung dịch KCl 25% ở 70-750C không màng ngăn.

Anôt : 2Cl- - 2e- = Cl2

Catôt : 2H2O + 2e- = H2 + 2OH-

HỢP CHẤT HALOGEN

HClO - HClO2 - HClO3 - HClO4: tính axit tăng

và độ bền nhiệt tăng

 Tính axit: HClO là axit yếu- yếu hơn cả

H2CO3, HClO2 là axit trung bình, HClO3 là

axit mạnh, HClO4 là axit mạnh nhất.

 Độ bền nhiệt: HClO chỉ tồn tại trong dung

dịch loãng, HClO2 chỉ tồn tại trong dung dịch, HClO3 chỉ tồn tại trong dung dịch dưới 50%, HClO4 tồn tại dạng tinh khiết mà rất ít phân huỷ.

NHÓM VIIB

Mn – Tc - Re

 Ở dạng bột và được đun nóng, các kim loại VIIB tác dụng với O2, F2, Cl2, S, N2, P, C, Si tạo hốn hợp nhiều sản phẩm.

 Kim loại VIIB không tác dụng với nước, kể cả khi đun nóng

Ở dạng bột nhỏ, Mn tác dụng được với nước, giải phóng H2

Mn + 2H2O = Mn(OH)2 + H2

 Mn tan trong dd có chứa NH4+ vì Mn(OH)2 tan được trong dd muối NH4+:

Mn(OH)2 + 2NH4+ = Mn2+ + 2NH3 + 2H2O

 Mn tác dụng với dd axit HCl, H2SO4 loãng và đặc, HNO3; Tc

và Re chỉ tác dụng được với các axit HNO3 và H2SO4 đặc 3Te + 7HNO3 = 3HTeO4 + 7NO + 2H2O

2Re + 7H SO = 2HReO + 7SO + 6H O

ĐƠN CHẤT Mn – Tc - Re

Điều chế

 Mn: dùng pp nhiệt nhôm: dùng bột Al khử Mn3O4 đã được tạo nên khi nung pirolusit ở 9000C

3MnO2 Mn3O4 + O2 3Mn3O4 + 8Al 9Mn + 4Al2O3

 Tc là nguyên tố nhân tạo, được tạo ra bằng phản

ứng hạt nhân khi bắn phá Molipđen bằng nơtron

 Re được điều chế bằng cách dùng H2 khử amoni

renat ở nhiệt độ cao

98 42

42

HỢP CHẤT CỦA MANGAN

Hợp chất Mn +2: Mn(OH) 2: là kết tủa trắng

 Không tan trong nước nhưng tan khi có mặt muối amoni

 Có tính bazơ yếu, tan dễ trong dung dịch axit tạo muối Mn2+

 Mn(OH)2 dễ bị oxi không khí oxi hoá thành MnOOH (hay

Mn2O3.H2O) rồi chuyển thành H2MnO3 (hay MnO2.H2O)

 Thể hiện tính khử khi tác dụng với các chất oxi hoá như Cl2,

H2O2

Mn(OH)2 + 2KOH + Cl2 = MnO2 + 2KCl + 2H2O Mn(OH)2 + H2O2 = HMnO3 + H2O

HỢP CHẤT CỦA MANGAN

Hợp chất Mn +4

MnO2: chất bột màu đen, không tan trong nước và

tương đối trơ.

 Khi đun nóng, phân huỷ tạo thành các oxit thấp hơn

 Khi đun nóng, tan trong axit và kiềm như một axit lưỡng tính:

+ Khi tan trong dung dịch axit:

MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O

4MnO2 + 6H2SO4 2Mn2(SO4)3 + O2 + 6H2O + Khi tan trong dung dịch kiềm đặc:

MnO2 + 6NaOHđ Na3MnO4 + Na3[Mn(OH)6]

hipomanganat

4 3

900 3

2

500 2

0 0

O Mn O

HỢP CHẤT CỦA MANGAN

Hợp chất Mn +4 : MnO2

 Khi nấu chảy với kiềm hay oxit bazơ mạnh, tạo muối

manganit: MnO2 + 2NaOH Na2MnO3 + H2O

 Ở nhiệt độ cao, MnO2 bị H2, CO, C khử thành kim loại hay oxit thấp hơn

MnO2 + H2 MnO + H2O

MnO2 + Ccốc Mn + CO2

 Huyền phù MnO2 trong nước ở 0 0 C tác dụng với SO2 tạo

mangan (II) đithionat: MnO2 + 2SO2 MnS2O6

khi đun nóng tạo mangan (II) sunfat:

MnO2 + 2SO2 MnSO4

 Khi nấu chảy với kiềm nếu có mặt chất oxi hoá như KNO3 -

K2CO3, O2 thì MnO2 bị oxi hoá thành manganat

HỢP CHẤT CỦA MANGAN

Hợp chất Mn +7

Kali pemanaganat (KMnO 4 ): tinh thể màu tím đen, dung dịch màu tím đỏ, độ tan biến đổi theo nhiệt độ Ngoài ra, nó còn thể tan trong amoniac lỏng, pyriđin, rượu và axeton

 Trên 2000C, phân huỷ theo phản ứng:

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

 Trên 5000C, phân huỷ theo phản ứng:

4KMnO4 2K2MnO3 + 2MnO2 + 3O2

 KMnO4 có tính oxi hoá mạnh, khả năng oxi hoá của KMnO4phụ thuộc mạnh vào môi trường của dung dịch:

The end!