Trang Chính
Tiêu đề: Đại cương về phi kim 
Huy chương
Giới tính
Phân nhóm chính (PNC) nhóm VII
I, Một số đặc điểm của PNC nhóm VII :
1, Các nguyên tố trong PNC nhóm VII :
PNC nhóm VII của hệ thống tuần hòan gồm các nguyên tố Flo (F) , Clo (Cl) , Brom (Br) , iot(I) & attain (At) là những nguyên tố phi kim điển hình , gọi chung là Halogen.Chúng có tên là halogen nghĩa là “ tạo muối “ , do khả năng hóa hợp với các kim lọai điển hình . ví dụ : NaCl, NaBr…. Tên của mỗi nguyên tố lại bộc lộ tính chất nỗi bậc của chúng . Ví dụ (VD) : Brom là hôi , iot là màu tím .
Atatin thực tế không gặp trong thiên nhiên.Nó được điều chế nhân tạo khi thực hiện phản ứng ( p/ứ) hạt nhân.Do vậy , atatin được xem xét chủ yếu trog nhóm các nguyên tố phóng xạ.
2,Cấu tạo nguyên tử ,cấu tạo phân tử của các nguyên tố trong PNC nhóm VII :
Nguyên tử của các halogen đều có 7 electron (e) ở lớp ngòai cùng (ns2np5) trong đó có 1 e độc tha6n là nhưng PK điển hình .Khuynh hướng mạnh của chúng là kết hợp thêm 1 e để bão hòa lớp e ngòai cùng , tạo dễ dàng 1 anion X- rất bền : X e=X-.
Các halogen có tính oxi hóa mãnh liệt & thực tế cho thấy chúng dễ dàng liên kết điện hóa với các kim lọai (KL) & luôn oxi hóa các KL đến hóa trị cực đại .
Các halogen thể hiện những mức độ oxi hóa khác nhau rõ rệt khi đi từ Flo đến Iot , mỗi halogen đẩy được halogen đứng sau nó ra khỏi muối halogenua , Flo luôn luôn có mức oxi hóa -1 trong các hợp chất của nó , vì trong tất cả các nguyên tố nó có độ âm điện cao nhất ( trong cấu tạo nguyên tử không có phân mức d) các halogen còn lại thể hiện mức oxi hóa khác nhau từ -1đến 7
Đơn chất halogen không phải là những nguyên tử riêng lẻ mà là những phân tử : 2 nguyên tử halogen X kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành phân tử X2
Khả năng khử của các ion tích điện âm , có điện tích như nhau tăng lên theo sự tăng bán kính nguyên tử , trong nhóm halogen ion I- có khả năng khử lớn hơn so với ion Br- & Cl- , còn F- thì thể hiện tính khử yếu .
Khả năng khử tùy thuộc vào môi trường VD :
Môi trường Bazơ : Cl- 6 OH- -6e ----> ClO3- 3 H2O
(Cl- khử đến Cl 5)
Với môi trường Axit khử đến số oxi hóa = 0:
16 HCl 2 KMnO4 = 5 Cl2 2 KCl 2 MnCl2 8 H2O
II,Trạng thái tự nhiên – Tính chất vật lý :
1, Trạng thái tự nhiên :
Flo có trong hợp chất tạo nên mem răng của người ,các động vật , trong 1 số lá cây & trong các khóang chất như Florit CaF2 , Criolit Na3AlF6 dùng làm chất chảy trong điện phân Al2O3 nóng chảy để sản xuất Al . Flo chiếm 0,08 % khối lượng vỏ trái đất .
Clo thường gặp dưới dạng muối Clorua của KL kiềm như NaCl ( muối mỏ , nước biển …) , KCl.NaCl ( xinvinit-sylvinite) , KCl.MgCl2.6H2O ( cacnalit- carnalite).Clo chiếm 0,05 % khối lượng vỏ trái đất .Trong tụ nhiên tồn tại 2 đồng vị của Clo : (35/17)Cl ( 75,4% ) ; (37/17) Cl ( 24,6% )
Brom & iot thường gặp ở dạng hợp chất , chủ yếu là dưới dạng bromua & iođua của KL kiềm hoặc dưới dạng tạp chất trong các nguồn clorua Iot có trong thành phần của 1 số rong biển.
2, Tính chất vật lý :
Flo là chất khí màu lục nhạt , rất độc.
Brôm là chất lỏng màu nâu đỏ , dễ bay hơi .Hơi Brôm độc .Brôm rơi vào da sẽ gây bỏng nặng .
Iot là chất rắn màu xám có vẻ sang KL.Khi đun nóng , iot biến thành hơi màu tím , khi làm lạnh hơi iot lại chuyển thành tinh thể không qua trạng thái lỏng , hiện tượng đó gọi là sự thăng hoa iot.
Brom & Iot đều tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như rượu , xăng , benzene , clorofooc.
Clo là chất khí màu vàng lục , xốc , nặng gấp 2 lần rưỡi không khí .Ở 20*C ,1 thể tích nước hòa tan được 2,3 thể tích Clo .Clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.Clo độc , chỉ 1 lượng nhỏ cũng gây ra sự kích thích mạng đường hô hấp & viêm các niêm mạc .Hít phải nhiều clo thì bị ngạt & có thể chết .Clo trong nước gọi là nước Clo có màu vàng nhạt .
Với nước : Flo phân tích nước khi tan , Clo , brom ,iot ít tan trong nước & p/ứ với nước khi tan.
Tất cả các khí trên đều độc.
1 câu hỏi nho nhỏ nhé về tích chất vật lý của Clo nhé : Để diệt chuột ngòai đồng người ta có thể cho khí Clo qua những ống mềm vào hang chuột .Hai tính chất nào của Clo cho phép sử dụng Clo như vậy ? ^^
III, Tính chất hóa học :
Halogen có độ âm điện lớn & có 7e lớp ngòai cùng nên dễ dàng thu thêm 1 e để tạo thành ion âm (anion ) X- ( ion halogenua) có cấu trúc vững bền của khí hiếm .
Halogen là những PK điển hình , chúng là những chất oxi hóa mạnh ,khả năng oxi hóa của các halogen giảm dần từ Flo đến iot
1, Tác dụng đơn chất :
A, Phản ứng với KL :
Các halogen họat động hóa học mạnh do phân tử của chúng phân li tương đối dễ dàng thành nguyên tử , nguyên tử có tính chất hóa học rất mạnh .
P/ứ kết hợp halogen với KL xảy ra đặc biệt nhanh & thóat ra nhiệt lượng lớn VD:2Na Cl2 = NaCl
Khi kết hợp với KL , các halogen oxi hóa các KL đến hóa trị cực đại của KL. VD: 2Fe 3Cl2 = ( t*) 2 FeCl3
( Theo dãy điện hóa KL càng mạnh , p/ứ càng dễ )
B,p/ứ với PK :
P/ứ quan trọng nhất là p/ứ với H2, F2;p/ứ với H2 ngay ở nhịêt độ rất thấp , p/ứ phát nổ & tỏa năng lượng lớn , nhiệt độ cao đến 4500*C
VD: F2 ( rắn ) H2 (lỏng) = 2 HF (2*64) kcal
Hỗn hợp Cl2 H2 , thể tích mỗi khí bằng nhau , đưa ra ngòai ánh sáng dễ nổ H2 Cl2 = 2 HCl
Clo ,Brom , Iot không p/ứ trực tiếp với O2,N2,
C,P/ứ với P,S
2P 3 Cl2 = (t*) 2 PCl3
2P 5Cl2 = (t*) 2 PCl5
2S Cl2 = (t*) S2Cl2 ( lưu hùynh (I) clorua)
S 3 Cl2 4 H2O = (t*) H2SO4 6 HBr
( nước Clo đun sôi với P , oxi hóa được P đến hóa trị cực đại H3PO4)
2,Tác dụng với hợp chất :
A, Với nước :
Flo phân tích nước : 2 F2 2 H2O = 4 HF O2
Clo, brom & iot tác dụng (theo thứ tự giảm dần )
Cl2 H2O <=> HClO HCl
( Để lâu hoặc chiếu sáng : HClO --> HCl O
2O = O2)
B, tác dụng với Axit: Đóng vai trò chất oxi hóa với các axit có tính khử mạnh :
VD:
I2 H2S = 2 HI S
Br2 2 HI = I2 2 HBr
Flo thể hiện tính oxi hóa rất mạnh :
VD:
F2 HNO3 = HF F-O-NO2
C, Tác dụng với bazơ :
Dung dịch bazơ lõang , nguội :
Cl2 2 NaOH = NaClO NaCl H2O
Vớivôi tôi : 2 Cl2 2 Ca(OH)2 = Ca(ClO)2 CaCl2 2 H2O
Với bazơ đậmđặc (đđ) , nóng :
3Cl2 6KOH = KClO3 5 KCl 3 H2O
D, Tác dụng với muối :
Thể hiện vai trò chất oxi hóa mạnh :
Cl2 2 FeCl2 = 2 FeCl3
F2 KNO3 = KF F-O-NO2
I2 AgNO3 = AgI INO3
Halogen mạnh đẩy halogen yếu hơn hoặc PK yếu hơn ra khỏi dd muối
Cl2 2 KBr = Br2 2 KCl
[pink]( Cần chú ý : Thật ra p/ứ nên được hiểu đúng hơn là : Chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh sẽ tạo thành chất oxi hóa yếu hơn & chất khử yếu hơn trong điều kiện thí nghiệm , vì :
Br2 2 KClO3 = Cl2 2 KBrO3 ) [/pink]
3, Tác dụng đặc biệt :
Với các chất hữu cơ như hidrocacbon , clo có thể cho các p/ứ thế , cộng & hủy : VD:
P/ứ thế : CH4 Cl2 --> ( ás) CH3Cl HCl
p/ứ cộng : CH2 = CH2 Cl2 ---> CH2Cl-CH2Cl
p/ứ hủy : CH4 2 Cl2 -->(châm lữa ) 4 HCl C
Với ammoniac : 3 Cl2 2 NH3 = N2 6 HCl
& : NH3 HCl = NH4Cl
Thu gọn : 3 Cl2 8 NH3 = N2 6 NH4Cl
Do sự phân hủy các hợp chất làm lạnh chứa Clo (CFC) dưới tác dụng của tia tử ngọai ở thượng tầng khí quyển , Clo nguyên tử hình thành sẽ phá hủy ozon tạo ra các “ lỗ thủng ozon “ , gây hiểm họa cho môi sinh :
(CFC)CF2Cl2 ---->(ás) CF2Cl Cl
Cl O3 ----> O2 ClO
ClO O ---> O2 Cl…..
Quá trình liên tục nên từ một phân tử CF2Cl2 có thể phân hủy hang chục ngàn phân tử ozon
IV, Điều chế :
1, Điện phân có màng ngăn dung dịch muối halogenua của KL kiềm :
Flo , Clo có độ âm điện cao , nên chỉ có thể điều chế được từ các hợp chất bằng điện phân .
2 NaCl 2 H2O = ( điện phân màn ngăn) H2 2 NaOH Cl2
Cl2 ngày nay được điều chế 1 lượng lớn bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl hoặc KCl
2, Từ axit HX :
Trong phòng thí nghiệm (PTN) ,người ta điều chế Clo :
4HCl MnO2 = Cl2 H2O MnCl2
16HCl 2 KMnO4 = 5 Cl2 2 MnCl2 2 KCl 8 H2O
Tương tự ta có thể điều chế Clo từ axit HCl với PbO2, KClO3
Oxi ở điều kiện thường không tác dụng rõ rệt với HCl nhưng nếu cho HCl & O2 qua ống có chứa viên đá bọt CuCl2 để làm chất xúc tác ở 400*C thì xảy ra p/ứ : 4HCl O2 = (đá CuCl2 / 400*C) 2 Cl2 2 H2O
Clo thóat ra khỏang 80% .Trước đây p/ứ này được dung để sản xuất Clo trong công nghiệp (CN)
V, các hợp chất của Halogen :
1, Các hidro halogenua:
A, Tính chất hóa học :
Các hidro halogenua có công thức chung (CTC) HX , rất dễ hòa tan trong nước thành dung dịch axit , điện li hòan tòan trong dung dịch thể hiện tính axit mạnh ( trừ HF)
HX H2O <=> H3O( ) X (-)
Hai tính chất hóa học chủ yếu là tính axit của dung dịch & tính khử .Theo thứ tự tính axit & tính khử tăng dần HF,HCl,HBr,HI
Để nhận biết ion X (-) người ta thường dung dung dịch AgNO3 để tạo kết tủa AgCl( màu trắng ) , AgBr( màu vàng nhạt) & AgI (màu vàng da cam ) tất cả các muối đều hóa đen khi chiếu sáng :
AgNO3 Cl- = AgCl NO3(-)
2AgCl =(t*) 2Ag Cl2
Hầu hết các muối clorua đều tan trừ : PbCl2 , CuCl,Hg2Cl2 , AgCl.Tính tan của bromua & iođua tương tự như clorua
[pink]Lưu ý : Muối AgF tan trong nước ,AgCl tan trong nước ammoniac
AgCl 2 NH3 --> [Ag(NH3)2]( )Cl(-) [/pink]
Trong dãy HF-HCl-HBr-HI độ dài liên kết tăng lên & năng lượng liên kết giảm xuống làm cho độ bền nhiệt của phân tử giảm xuống mạnh : HF chỉ phân hủy rõ rệt thành đơn chất ở trên 3500*C trong khi ở 1000*C độ phân hủy HCl là 0,014% của HBr là 0,5% & của HI là 33%
Hỗn hợp 3 thể tích HCl đặc & 1 thể tích HNO3 đặc được gọi là nước cường toan ( hay cường thủy) có khả năng hòa tan được bạch kim & vàng .
3HCl HNO3 <=> 2Cl NOCl 2H2O
NOCl <=> NO Cl
Au 3 Cl = AuCl3
3HCl Au HNO3 = AuCl3 NO 2H2O
Tính chất hóa học riêng của HF :
Dung dịch HF có tính chất riêng khác hẳn với các dung dịch axit khác : nó tác dụng được với thạch anh & các chất chứa Si(như thủy tinh …) Do có ái lực lớn của Flo với Si mà có p/ứ trao đổi:
4HF SiO2 =SiF4 ( khí) 2H2O
p/ứ này dùng để khắc thủy tinh ….
b, điều chế HX :
* Phương pháp tổng hợp : Phương pháp này dựa vào ái lực mạnh của halogen với hidro
X2 H2 = 2 HX Q
Ở 18*C xác định được
HX : HF HCl HBr HI
Q: 64Kcal 22,06Kcal 8,65 Kcal -5,91 Kcal
Phương pháp này áp dụng tốt với HF & HCl
*Phương pháp axit tác dụng với các muối halogenua ( Phương pháp sunfat cổ điển )
Đối với HF , đây là phương pháp duy nhất để đều chế nó đi từ CaF2
CaF2 H2SO4 (đ) = (250*C) 2 HF CaSO4
Đối với HCl
2 NaCl H2SO4 = (500*C) 2HCl Na2SO4
NaCl H2SO4 (đ) = (250*C) HCl NaHSO4
[pink] Lưu ý : Chúng ta không áp dụng được phương pháp này để điều chế HBr , Hi vì H2SO4 đặc ,nóng là chất oxi hóa mạnh còn HBr , HI là 2 chất khử .
NaBr H2SO4 (đ) =(t*) NaHSO4 HBr
2HBr H2SO4 = SO2 2 H2O Br2
* Phương pháp thủy phân halogenua photpho
PX3 3 H2O = 3HX H3PO3
(Phương pháp này thích hợp để điều chế HBr , HI)
*Phương pháp halogen tác dụng với hợp chất chứa hidro .
X2 RH =RX HX
Phương pháp này thích hợp để điều chế HBr , HI
I2 H2S = 2 HI S
2, Các oxiaxit của halogen :
Flo không có một oxiaxit nào
Clo , Brom,iot cho một số oxiaxit sắp xếp được thành 4 nhóm :
1 3 5 7
HXO HXO2 HXO3 HXO4
VD:HClO HClO2 HClO3 HClO4
A, Axit Hipoclorơ (HClO) :
Axit Hipoclorơ là axit yếu có K = 2,5 x 10^-8 , không bền
CO2 H2O KClO = KHCO3 HClO
HClO = HCl O
Axit Hipoclorơ có tính oxi hóa mãnh liệt ( như nước Clo)
4 HClO PbS = 4HCl PbSO4
(S từ -2---> 6)
Muối Hipocloric MClO bền hơn axit HClO, lại có khả năng oxi hóa tương tự Cl2 & dễ bị nhiệt phân .
NaClO HCl = NaCl H2O Cl2
3 NaClO = (70*) NaClO3 2 NaCl
(p/ứ quan trọng điều chế muối clorat)
Nước Javel tẩy màu khử độc được chính là nhờ tácdụng CO2 của không khí (kk) giải phóng dần dần axit HClO :
Cl2 2 NaOH = NaCl NaClO H2O
NaClO CO2 H2O = NaHCO3 HClO
B,Axit clorơ HClO2 :
Axit clorơ là axit mạnh hơn axit hipoclorơ có K= 5x10^-3 là axit có tính oxi hóa mạnh.
Muối clorit của axit HClO2 cũng có tính oxi hóa & bị thủy phân
3 NaClO2 = (t*) 2 NaClO3 NaCl
Điều chế axit HClO2
Ba(ClO2)2 H2SO4 (lõang ) = BaSO4 2 HClO2
C, axit cloric HClO3 :
Axit cloric là axit mạnh gần bằng các axit HCl , HNO3 … có tính oxi hóa
4 HClO3 =(t*) 4 ClO2 2 H2O O2
Muối clorat bền hơn axit cloric , có tính oxi hóa , kh6ong bị thủy phân
4 MClO3 =(t*) 3 MClO4 MCl
Muối Kali clorat (KClO3) dung làm thuốc nổ , diêm , điều chế O2 , chất oxi hóa , chất diệt cỏ …
6P 5KClO3 = 3 P2O5 5 KCl
2KClO3 = (MnO2) 2 KCl 3O2
Điều chế axit HClO3
3 HClO = ( t*) HClO3 2 HCl
Điều chế KClO3
6 Cl2 6Ca(OH)2 = 5 CaCl2 Ca(ClO3)2 6H2O
Ca(ClO3)2 2 KCl = ( làm lạnh ) CaCl2 2 KClO3
3 Cl2 6 KOH (đđ) = (100*C) KClO3 5 KCl 3 H2O
D, Axit pecloric HClO4 :
Axit pecloric là axit mạnh nhất trong tất cả các axit , các axit HCl ,HNO3 & H2SO4 đặc,nguội không có tác dụng gì với muối peclorat .Nó có tinh oxi hóa , dễ bị nhiệt phân hóa :
2HClO4 = (t*) H2O Cl2O7
Muối peclorat bền hơn axit pecloric , có tính oxi hóa, không bị thủy phân
MClO4 =(t*) MCl O2
Điều chế HClO4
KClO4 H2SO4 (đặc,dư) =(70*) = KHSO4 HClO4
tổng kết : HClO,HClO2 ,HClO3 ,HClO4 ( tăng tính axit & tính bền , giảm tính oxi hóa )
I, Một số đặc điểm của PNC nhóm VII :
1, Các nguyên tố trong PNC nhóm VII :
PNC nhóm VII của hệ thống tuần hòan gồm các nguyên tố Flo (F) , Clo (Cl) , Brom (Br) , iot(I) & attain (At) là những nguyên tố phi kim điển hình , gọi chung là Halogen.Chúng có tên là halogen nghĩa là “ tạo muối “ , do khả năng hóa hợp với các kim lọai điển hình . ví dụ : NaCl, NaBr…. Tên của mỗi nguyên tố lại bộc lộ tính chất nỗi bậc của chúng . Ví dụ (VD) : Brom là hôi , iot là màu tím .
Atatin thực tế không gặp trong thiên nhiên.Nó được điều chế nhân tạo khi thực hiện phản ứng ( p/ứ) hạt nhân.Do vậy , atatin được xem xét chủ yếu trog nhóm các nguyên tố phóng xạ.
2,Cấu tạo nguyên tử ,cấu tạo phân tử của các nguyên tố trong PNC nhóm VII :
Nguyên tử của các halogen đều có 7 electron (e) ở lớp ngòai cùng (ns2np5) trong đó có 1 e độc tha6n là nhưng PK điển hình .Khuynh hướng mạnh của chúng là kết hợp thêm 1 e để bão hòa lớp e ngòai cùng , tạo dễ dàng 1 anion X- rất bền : X e=X-.
Các halogen có tính oxi hóa mãnh liệt & thực tế cho thấy chúng dễ dàng liên kết điện hóa với các kim lọai (KL) & luôn oxi hóa các KL đến hóa trị cực đại .
Các halogen thể hiện những mức độ oxi hóa khác nhau rõ rệt khi đi từ Flo đến Iot , mỗi halogen đẩy được halogen đứng sau nó ra khỏi muối halogenua , Flo luôn luôn có mức oxi hóa -1 trong các hợp chất của nó , vì trong tất cả các nguyên tố nó có độ âm điện cao nhất ( trong cấu tạo nguyên tử không có phân mức d) các halogen còn lại thể hiện mức oxi hóa khác nhau từ -1đến 7
Đơn chất halogen không phải là những nguyên tử riêng lẻ mà là những phân tử : 2 nguyên tử halogen X kết hợp với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành phân tử X2
Khả năng khử của các ion tích điện âm , có điện tích như nhau tăng lên theo sự tăng bán kính nguyên tử , trong nhóm halogen ion I- có khả năng khử lớn hơn so với ion Br- & Cl- , còn F- thì thể hiện tính khử yếu .
Khả năng khử tùy thuộc vào môi trường VD :
Môi trường Bazơ : Cl- 6 OH- -6e ----> ClO3- 3 H2O
(Cl- khử đến Cl 5)
Với môi trường Axit khử đến số oxi hóa = 0:
16 HCl 2 KMnO4 = 5 Cl2 2 KCl 2 MnCl2 8 H2O
II,Trạng thái tự nhiên – Tính chất vật lý :
1, Trạng thái tự nhiên :
Flo có trong hợp chất tạo nên mem răng của người ,các động vật , trong 1 số lá cây & trong các khóang chất như Florit CaF2 , Criolit Na3AlF6 dùng làm chất chảy trong điện phân Al2O3 nóng chảy để sản xuất Al . Flo chiếm 0,08 % khối lượng vỏ trái đất .
Clo thường gặp dưới dạng muối Clorua của KL kiềm như NaCl ( muối mỏ , nước biển …) , KCl.NaCl ( xinvinit-sylvinite) , KCl.MgCl2.6H2O ( cacnalit- carnalite).Clo chiếm 0,05 % khối lượng vỏ trái đất .Trong tụ nhiên tồn tại 2 đồng vị của Clo : (35/17)Cl ( 75,4% ) ; (37/17) Cl ( 24,6% )
Brom & iot thường gặp ở dạng hợp chất , chủ yếu là dưới dạng bromua & iođua của KL kiềm hoặc dưới dạng tạp chất trong các nguồn clorua Iot có trong thành phần của 1 số rong biển.
2, Tính chất vật lý :
Flo là chất khí màu lục nhạt , rất độc.
Brôm là chất lỏng màu nâu đỏ , dễ bay hơi .Hơi Brôm độc .Brôm rơi vào da sẽ gây bỏng nặng .
Iot là chất rắn màu xám có vẻ sang KL.Khi đun nóng , iot biến thành hơi màu tím , khi làm lạnh hơi iot lại chuyển thành tinh thể không qua trạng thái lỏng , hiện tượng đó gọi là sự thăng hoa iot.
Brom & Iot đều tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như rượu , xăng , benzene , clorofooc.
Clo là chất khí màu vàng lục , xốc , nặng gấp 2 lần rưỡi không khí .Ở 20*C ,1 thể tích nước hòa tan được 2,3 thể tích Clo .Clo tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.Clo độc , chỉ 1 lượng nhỏ cũng gây ra sự kích thích mạng đường hô hấp & viêm các niêm mạc .Hít phải nhiều clo thì bị ngạt & có thể chết .Clo trong nước gọi là nước Clo có màu vàng nhạt .
Với nước : Flo phân tích nước khi tan , Clo , brom ,iot ít tan trong nước & p/ứ với nước khi tan.
Tất cả các khí trên đều độc.
1 câu hỏi nho nhỏ nhé về tích chất vật lý của Clo nhé : Để diệt chuột ngòai đồng người ta có thể cho khí Clo qua những ống mềm vào hang chuột .Hai tính chất nào của Clo cho phép sử dụng Clo như vậy ? ^^
III, Tính chất hóa học :
Halogen có độ âm điện lớn & có 7e lớp ngòai cùng nên dễ dàng thu thêm 1 e để tạo thành ion âm (anion ) X- ( ion halogenua) có cấu trúc vững bền của khí hiếm .
Halogen là những PK điển hình , chúng là những chất oxi hóa mạnh ,khả năng oxi hóa của các halogen giảm dần từ Flo đến iot
1, Tác dụng đơn chất :
A, Phản ứng với KL :
Các halogen họat động hóa học mạnh do phân tử của chúng phân li tương đối dễ dàng thành nguyên tử , nguyên tử có tính chất hóa học rất mạnh .
P/ứ kết hợp halogen với KL xảy ra đặc biệt nhanh & thóat ra nhiệt lượng lớn VD:2Na Cl2 = NaCl
Khi kết hợp với KL , các halogen oxi hóa các KL đến hóa trị cực đại của KL. VD: 2Fe 3Cl2 = ( t*) 2 FeCl3
( Theo dãy điện hóa KL càng mạnh , p/ứ càng dễ )
B,p/ứ với PK :
P/ứ quan trọng nhất là p/ứ với H2, F2;p/ứ với H2 ngay ở nhịêt độ rất thấp , p/ứ phát nổ & tỏa năng lượng lớn , nhiệt độ cao đến 4500*C
VD: F2 ( rắn ) H2 (lỏng) = 2 HF (2*64) kcal
Hỗn hợp Cl2 H2 , thể tích mỗi khí bằng nhau , đưa ra ngòai ánh sáng dễ nổ H2 Cl2 = 2 HCl
Clo ,Brom , Iot không p/ứ trực tiếp với O2,N2,
C,P/ứ với P,S
2P 3 Cl2 = (t*) 2 PCl3
2P 5Cl2 = (t*) 2 PCl5
2S Cl2 = (t*) S2Cl2 ( lưu hùynh (I) clorua)
S 3 Cl2 4 H2O = (t*) H2SO4 6 HBr
( nước Clo đun sôi với P , oxi hóa được P đến hóa trị cực đại H3PO4)
2,Tác dụng với hợp chất :
A, Với nước :
Flo phân tích nước : 2 F2 2 H2O = 4 HF O2
Clo, brom & iot tác dụng (theo thứ tự giảm dần )
Cl2 H2O <=> HClO HCl
( Để lâu hoặc chiếu sáng : HClO --> HCl O
2O = O2)
B, tác dụng với Axit: Đóng vai trò chất oxi hóa với các axit có tính khử mạnh :
VD:
I2 H2S = 2 HI S
Br2 2 HI = I2 2 HBr
Flo thể hiện tính oxi hóa rất mạnh :
VD:
F2 HNO3 = HF F-O-NO2
C, Tác dụng với bazơ :
Dung dịch bazơ lõang , nguội :
Cl2 2 NaOH = NaClO NaCl H2O
Vớivôi tôi : 2 Cl2 2 Ca(OH)2 = Ca(ClO)2 CaCl2 2 H2O
Với bazơ đậmđặc (đđ) , nóng :
3Cl2 6KOH = KClO3 5 KCl 3 H2O
D, Tác dụng với muối :
Thể hiện vai trò chất oxi hóa mạnh :
Cl2 2 FeCl2 = 2 FeCl3
F2 KNO3 = KF F-O-NO2
I2 AgNO3 = AgI INO3
Halogen mạnh đẩy halogen yếu hơn hoặc PK yếu hơn ra khỏi dd muối
Cl2 2 KBr = Br2 2 KCl
[pink]( Cần chú ý : Thật ra p/ứ nên được hiểu đúng hơn là : Chất oxi hóa mạnh tác dụng với chất khử mạnh sẽ tạo thành chất oxi hóa yếu hơn & chất khử yếu hơn trong điều kiện thí nghiệm , vì :
Br2 2 KClO3 = Cl2 2 KBrO3 ) [/pink]
3, Tác dụng đặc biệt :
Với các chất hữu cơ như hidrocacbon , clo có thể cho các p/ứ thế , cộng & hủy : VD:
P/ứ thế : CH4 Cl2 --> ( ás) CH3Cl HCl
p/ứ cộng : CH2 = CH2 Cl2 ---> CH2Cl-CH2Cl
p/ứ hủy : CH4 2 Cl2 -->(châm lữa ) 4 HCl C
Với ammoniac : 3 Cl2 2 NH3 = N2 6 HCl
& : NH3 HCl = NH4Cl
Thu gọn : 3 Cl2 8 NH3 = N2 6 NH4Cl
Do sự phân hủy các hợp chất làm lạnh chứa Clo (CFC) dưới tác dụng của tia tử ngọai ở thượng tầng khí quyển , Clo nguyên tử hình thành sẽ phá hủy ozon tạo ra các “ lỗ thủng ozon “ , gây hiểm họa cho môi sinh :
(CFC)CF2Cl2 ---->(ás) CF2Cl Cl
Cl O3 ----> O2 ClO
ClO O ---> O2 Cl…..
Quá trình liên tục nên từ một phân tử CF2Cl2 có thể phân hủy hang chục ngàn phân tử ozon
IV, Điều chế :
1, Điện phân có màng ngăn dung dịch muối halogenua của KL kiềm :
Flo , Clo có độ âm điện cao , nên chỉ có thể điều chế được từ các hợp chất bằng điện phân .
2 NaCl 2 H2O = ( điện phân màn ngăn) H2 2 NaOH Cl2
Cl2 ngày nay được điều chế 1 lượng lớn bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl hoặc KCl
2, Từ axit HX :
Trong phòng thí nghiệm (PTN) ,người ta điều chế Clo :
4HCl MnO2 = Cl2 H2O MnCl2
16HCl 2 KMnO4 = 5 Cl2 2 MnCl2 2 KCl 8 H2O
Tương tự ta có thể điều chế Clo từ axit HCl với PbO2, KClO3
Oxi ở điều kiện thường không tác dụng rõ rệt với HCl nhưng nếu cho HCl & O2 qua ống có chứa viên đá bọt CuCl2 để làm chất xúc tác ở 400*C thì xảy ra p/ứ : 4HCl O2 = (đá CuCl2 / 400*C) 2 Cl2 2 H2O
Clo thóat ra khỏang 80% .Trước đây p/ứ này được dung để sản xuất Clo trong công nghiệp (CN)
V, các hợp chất của Halogen :
1, Các hidro halogenua:
A, Tính chất hóa học :
Các hidro halogenua có công thức chung (CTC) HX , rất dễ hòa tan trong nước thành dung dịch axit , điện li hòan tòan trong dung dịch thể hiện tính axit mạnh ( trừ HF)
HX H2O <=> H3O( ) X (-)
Hai tính chất hóa học chủ yếu là tính axit của dung dịch & tính khử .Theo thứ tự tính axit & tính khử tăng dần HF,HCl,HBr,HI
Để nhận biết ion X (-) người ta thường dung dung dịch AgNO3 để tạo kết tủa AgCl( màu trắng ) , AgBr( màu vàng nhạt) & AgI (màu vàng da cam ) tất cả các muối đều hóa đen khi chiếu sáng :
AgNO3 Cl- = AgCl NO3(-)
2AgCl =(t*) 2Ag Cl2
Hầu hết các muối clorua đều tan trừ : PbCl2 , CuCl,Hg2Cl2 , AgCl.Tính tan của bromua & iođua tương tự như clorua
[pink]Lưu ý : Muối AgF tan trong nước ,AgCl tan trong nước ammoniac
AgCl 2 NH3 --> [Ag(NH3)2]( )Cl(-) [/pink]
Trong dãy HF-HCl-HBr-HI độ dài liên kết tăng lên & năng lượng liên kết giảm xuống làm cho độ bền nhiệt của phân tử giảm xuống mạnh : HF chỉ phân hủy rõ rệt thành đơn chất ở trên 3500*C trong khi ở 1000*C độ phân hủy HCl là 0,014% của HBr là 0,5% & của HI là 33%
Hỗn hợp 3 thể tích HCl đặc & 1 thể tích HNO3 đặc được gọi là nước cường toan ( hay cường thủy) có khả năng hòa tan được bạch kim & vàng .
3HCl HNO3 <=> 2Cl NOCl 2H2O
NOCl <=> NO Cl
Au 3 Cl = AuCl3
3HCl Au HNO3 = AuCl3 NO 2H2O
Tính chất hóa học riêng của HF :
Dung dịch HF có tính chất riêng khác hẳn với các dung dịch axit khác : nó tác dụng được với thạch anh & các chất chứa Si(như thủy tinh …) Do có ái lực lớn của Flo với Si mà có p/ứ trao đổi:
4HF SiO2 =SiF4 ( khí) 2H2O
p/ứ này dùng để khắc thủy tinh ….
b, điều chế HX :
* Phương pháp tổng hợp : Phương pháp này dựa vào ái lực mạnh của halogen với hidro
X2 H2 = 2 HX Q
Ở 18*C xác định được
HX : HF HCl HBr HI
Q: 64Kcal 22,06Kcal 8,65 Kcal -5,91 Kcal
Phương pháp này áp dụng tốt với HF & HCl
*Phương pháp axit tác dụng với các muối halogenua ( Phương pháp sunfat cổ điển )
Đối với HF , đây là phương pháp duy nhất để đều chế nó đi từ CaF2
CaF2 H2SO4 (đ) = (250*C) 2 HF CaSO4
Đối với HCl
2 NaCl H2SO4 = (500*C) 2HCl Na2SO4
NaCl H2SO4 (đ) = (250*C) HCl NaHSO4
[pink] Lưu ý : Chúng ta không áp dụng được phương pháp này để điều chế HBr , Hi vì H2SO4 đặc ,nóng là chất oxi hóa mạnh còn HBr , HI là 2 chất khử .
NaBr H2SO4 (đ) =(t*) NaHSO4 HBr
2HBr H2SO4 = SO2 2 H2O Br2
* Phương pháp thủy phân halogenua photpho
PX3 3 H2O = 3HX H3PO3
(Phương pháp này thích hợp để điều chế HBr , HI)
*Phương pháp halogen tác dụng với hợp chất chứa hidro .
X2 RH =RX HX
Phương pháp này thích hợp để điều chế HBr , HI
I2 H2S = 2 HI S
2, Các oxiaxit của halogen :
Flo không có một oxiaxit nào
Clo , Brom,iot cho một số oxiaxit sắp xếp được thành 4 nhóm :
1 3 5 7
HXO HXO2 HXO3 HXO4
VD:HClO HClO2 HClO3 HClO4
A, Axit Hipoclorơ (HClO) :
Axit Hipoclorơ là axit yếu có K = 2,5 x 10^-8 , không bền
CO2 H2O KClO = KHCO3 HClO
HClO = HCl O
Axit Hipoclorơ có tính oxi hóa mãnh liệt ( như nước Clo)
4 HClO PbS = 4HCl PbSO4
(S từ -2---> 6)
Muối Hipocloric MClO bền hơn axit HClO, lại có khả năng oxi hóa tương tự Cl2 & dễ bị nhiệt phân .
NaClO HCl = NaCl H2O Cl2
3 NaClO = (70*) NaClO3 2 NaCl
(p/ứ quan trọng điều chế muối clorat)
Nước Javel tẩy màu khử độc được chính là nhờ tácdụng CO2 của không khí (kk) giải phóng dần dần axit HClO :
Cl2 2 NaOH = NaCl NaClO H2O
NaClO CO2 H2O = NaHCO3 HClO
B,Axit clorơ HClO2 :
Axit clorơ là axit mạnh hơn axit hipoclorơ có K= 5x10^-3 là axit có tính oxi hóa mạnh.
Muối clorit của axit HClO2 cũng có tính oxi hóa & bị thủy phân
3 NaClO2 = (t*) 2 NaClO3 NaCl
Điều chế axit HClO2
Ba(ClO2)2 H2SO4 (lõang ) = BaSO4 2 HClO2
C, axit cloric HClO3 :
Axit cloric là axit mạnh gần bằng các axit HCl , HNO3 … có tính oxi hóa
4 HClO3 =(t*) 4 ClO2 2 H2O O2
Muối clorat bền hơn axit cloric , có tính oxi hóa , kh6ong bị thủy phân
4 MClO3 =(t*) 3 MClO4 MCl
Muối Kali clorat (KClO3) dung làm thuốc nổ , diêm , điều chế O2 , chất oxi hóa , chất diệt cỏ …
6P 5KClO3 = 3 P2O5 5 KCl
2KClO3 = (MnO2) 2 KCl 3O2
Điều chế axit HClO3
3 HClO = ( t*) HClO3 2 HCl
Điều chế KClO3
6 Cl2 6Ca(OH)2 = 5 CaCl2 Ca(ClO3)2 6H2O
Ca(ClO3)2 2 KCl = ( làm lạnh ) CaCl2 2 KClO3
3 Cl2 6 KOH (đđ) = (100*C) KClO3 5 KCl 3 H2O
D, Axit pecloric HClO4 :
Axit pecloric là axit mạnh nhất trong tất cả các axit , các axit HCl ,HNO3 & H2SO4 đặc,nguội không có tác dụng gì với muối peclorat .Nó có tinh oxi hóa , dễ bị nhiệt phân hóa :
2HClO4 = (t*) H2O Cl2O7
Muối peclorat bền hơn axit pecloric , có tính oxi hóa, không bị thủy phân
MClO4 =(t*) MCl O2
Điều chế HClO4
KClO4 H2SO4 (đặc,dư) =(70*) = KHSO4 HClO4
tổng kết : HClO,HClO2 ,HClO3 ,HClO4 ( tăng tính axit & tính bền , giảm tính oxi hóa )
