LÝ THUY T VÀ BÀI T P CHUYÊN Đ NHÓM HALOGENẾ Ậ Ề
A. TÓM T T LÝ THUY TẮ Ế
KI N TH C C B N:Ế Ứ Ơ Ả
I. Đc đi m c u t o:ặ ể ấ ạ
Nguyên t halogen có 7e l p ngoài cùng nsử ớ 2np5, bán kính nguyên t nh , có đ âm đi n l n ử ỏ ộ ệ ớ d nh n e,ễ ậ
halogen có tính oxi hóa m nh và là phi kim đi n hình.ạ ể
Ion halogenua X- có m c oxi hóa th p nh t nên th hi n tính kh .ứ ấ ấ ể ệ ử
I2 Br2 Cl2 F2Tính oxi hóa tăng d nầ
2I- 2Br- 2Cl- 2F-Tính kh gi m d nử ả ầ
II. Lí tính:
Halogen F2Cl2Br2I2
Tr ng tháiạKhíKhíL ngỏR nắ
Màu s cắXanh nh tạVàng l cụĐ nâuỏTím than
- Gi a các phân t Xữ ử 2 ch có l c hút Van der Waals y u nên các halogen ho c tr ng thái khí (Fỉ ự ế ặ ở ạ 2, Cl2)
ho c tr ng thái l ng (Brặ ở ạ ỏ 2) d bay h i, cũng có th tr ng thái r n(Iễ ơ ể ở ạ ắ 2) d thăng hoa.ễ
III. Tính oxi hóa c a halogen:ủ
Nhóm halogen v i 7 điên t l p ngoài cùng và đ âm đi n l n, nguyên t halogen X d dàng l y 1 đi nớ ử ở ớ ộ ệ ớ ử ễ ấ ệ
t t o ra Xử ạ - có c u hình khí tr b n v ng.ấ ơ ề ữ
0
2
X 2e 2X
−
+
ns2np5
ns2np6
Do đó tính ch t quan tr ng nh t c a nhóm halogen là ấ ọ ấ ủ tính oxi hóa, tính này gi m d n t Fả ầ ừ 2 (ch t oxi hóaấ
m nh nh t) đn Iạ ấ ế 2 (ch t oxi hóa trung bình).ấ
Các b c oxi hóa đc tr ng c a các halogen là: -1, 0, + 1, +3, + 5, + 7. ậ ặ ư ủ
d ng đn ch t, các halogen t n t i d i d ng phân t XỞ ạ ơ ấ ồ ạ ướ ạ ử 2. Có b c oxi hóa trung gian là 0 là b c oxi hóaậ ậ
trung gian. Nên nó v a th hi n tính oxi hóa v a th hi n tính kh .ừ ể ệ ừ ể ệ ử
-1 0 +1 +3 +5 +7
1. Tính oxi hóa 2.Tính kh ử
3. v a oxi hóa – v a khừ ừ ử
1. Tính oxi hóa m nhạ
Tính oxi hóa: F2 > Cl2 > Br2 > I2.
a) Tác d ng v i kim lo iụ ớ ạ
mu i halogenuaố
2M + nX2
2MXn
(n: là hóa tr cao nh t c a kim lo i M).ị ấ ủ ạ
- F2: Oxi hóa đc t t c các kim lo i.ượ ấ ả ạ
2Au + 3F2
2AuF3 (Vàng florua)
- Cl2: Oxi hóa đc h u h t các kim lo i (tr Au, Pt), ph n ng c n đun nóng.ượ ầ ế ạ ừ ả ứ ầ
2Fe + 3Cl2
0
t
2FeCl3 (S t (III) clorua)ắ
Cu + Cl2
0
t
CuCl2 (Đng (II) clorua)ồ
- Br2: Oxi hóa đc nhi u kim lo i (tr Au, Pt), ph n ng c n đun nóng.ượ ề ạ ừ ả ứ ầ
2Fe + 3Br2
0
t
2FeBr3 (S t (III) bromua)ắ
- I2: Oxi hóa đc nhi u kim lo i, ph n ng ch x y ra khi đun nóng ho c khi có m t c a ch t xúc tác.ượ ề ạ ả ứ ỉ ả ặ ặ ủ ấ
2Al + 3I2
oH2
2AlI3 (Nhôm iotua)
b) Tác d ng v i phi kim.ụ ớ
Các halogen tác d ng đc v i h u h t các phi kim tr Nụ ượ ớ ầ ế ừ 2, O2, C (kim c ng).ươ
2P + 3Cl2
0
t
2PCl3 (Photpho triclorua)
2P + 5Cl2
0
t
2PCl5 (Photpho pentaclorua)
c) Tác d ng v i hiđroụ ớ
khí hiđrohalogenua. (X2 + H2
2HX)
Tính ch tấF2Cl2Br2H2
Đi u ki nề ệ
ph n ngả ứ
Ngay trong bóng t i,ố
nhi t đ -252ở ệ ộ oC
C n có ánh sáng,ầ
chi u sáng n m nhế ổ ạ C n nhi t đ caoầ ệ ộ Nhi t đ cao, xúcệ ộ
tác, ph n ng tnả ứ
Ph n ngả ứ F2+H2
0
250
2HF Cl2+H2
as
2HCl Br2+ H2
0
300
2HBr I2+H2
o
400 C
xt:Pt
2HI
Ghi nh : ớ Khí HX tan trong n c t o ra dung d ch axit HX, đu là các dung d ch axit m nh (tr HF).ướ ạ ị ề ị ạ ừ
d) Tác d ng v i h p ch t có tính kh :ụ ớ ợ ấ ử
F2 + H2S
2HF + S
F2 + H2O
HF + O2
Cl2 + H2S
2HCl + S
3FeCl2 + 3Cl2
2FeCl3
Cl2 + 2NaBr
2NaCl + Br2
Cl2 + 2NaI
2NaCl + I2
Br2 + H2
2HBr
Br2 + 2NaI
2NaBr + I2
Ghi nh : ớ - Halogen có tính OXH m nh h n đy đc halogen có tính OXH y u h n ra kh i dung d chạ ơ ấ ượ ế ơ ỏ ị
mu i (tr Fố ừ 2)
VD: F2 + dd NaCl
không x y ra ph n ng: Fả ả ứ 2 + 2NaCl
2NaF + Cl2
mà x y ra ph n ng: Fả ả ứ 2 + H2O
HF + O2
- N c clo, brom có tính oxi hóa r t m nh ướ ấ ạ
luôn oxihóa ch t kh lên b c oxi hóa cao nh t.ấ ử ậ ấ
3Cl2 + S + 4H2O
6HCl + H2SO4
Cl2 + SO2 + 2H2O
2HCl + H2SO4
4Cl2 + H2S + 4H2O
8HCl + H2SO4
3Br2 + S + 4H2O
6HBr + H2SO4
Br2 + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO4 (ph n ng nh n bi t khí SOả ứ ậ ế 2).
4Br2 + H2S + 4H2O
8HBr + H2SO4
2. V a oxi hóa – v a khừ ừ ử.
a) V i Hớ2O.
- Cl2: Ph n ng không hoàn toàn nhi t đ th ngả ứ ở ệ ộ ườ
Cl2 + H2O
HCl + HClO (axit hipocloro)
L u ý: N c clo có tính sát khu n, t y màu là do HClO có tính oxi hóa r t m nh.ư ướ ẩ ẩ ấ ạ
HClO
HCl + O; 2O
O2
- Br2: ng nhi t đ t ng, ch m h n clo.Ở ứ ở ệ ộ ườ ậ ơ
Br2 + H2O
HBr + HBrO (axit hipobromo)
- I2: H u nh không ph n ng.ầ ư ả ứ
b) V i dung d ch baz .ớ ị ơ
Cl2 + 2NaOH
thuongt0
NaCl + NaClO + H2O
n c gia ven ướ
3Cl2 + 6NaOH
0
70
5NaCl + NaClO3 + 3H2O
Cl2 + Ca(OH)2
0
30
CaOCl2 + H2O
(cloruavôi)
3Br2 + 6NaOH
5NaBr + NaBrO3 + 3H2O
Ghi nh :ớ N c gia ven, cloruavôi đu là ch t oxi hóa m nh, tác nhân oxi hóa là Clướ ề ấ ạ +1. Chúng có tính t yẩ
màu và sát trùng.
IV. ĐI U CH .Ề Ế
1. Đi u ch Fề ế 2: Vì F2 có tính oxi hóa m nh nh t, nên mu n chuy n Fạ ấ ố ể - thành F2 ph i đi n phân h n h pả ệ ỗ ợ
KF và HF (không có m t Hặ2O).
2HF
dp
H2 + F2
2. Đi u ch Clề ế 2:
a) Trong phòng thí nghi m:ệ Cho axit HCl đc (hay h n h p NaCl + Hặ ỗ ợ 2SO4 đc), tác d ng v i các ch tặ ụ ớ ấ
oxi hóa m nh nh MnOạ ư 2, KMnO4, K2Cr2O7....
MnO2 + 4HCl
0
t
MnCl2 + Cl2
+ 2H2O
MnO2 + 4NaCl + 4H2SO4
0
t
MnCl2 + 4NaHSO4 + Cl2
+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl
0
t
2MnCl2 + Cl2
+ 2KCl + 8H2O
K2Cr2O7 + 14HCl
0
t
2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2
+ 7H2O
b) Trong công nghi p:ệ Đi n phân dung d ch NaCl, có màng ngăn.ệ ị
2NaCl + 2H2O
mndpdd ,
2NaOH + H2
+ Cl2
(K) (A)
N u không có màng ngăn thì khí clo thoát ra s ph n ng v i NaOH t o ra n c gia ven. ế ẽ ả ứ ớ ạ ướ
Cl2 + 2NaOH
NaCl + NaClO + H2O
3. Đi u ch Brề ế 2, I2.
a) Trong phòng thí nghi m:ệ
Có th đi u ch Brể ề ế 2, I2 b ng cách dùng Clằ2 (v a đ) tác d ng v i NaBr, NaI.ừ ủ ụ ớ
Cl2 + 2NaBr
2NaCl + Br2
Cl2 + 2NaI
2NaCl + I2
b) Trong công nghi p: ệ
- Ngu n chính đ s n xu t Brồ ể ả ấ 2 trong công nghi p n c bi n và n c h mu i, đc axit hóa b ngệ ướ ể ướ ồ ố ượ ằ
H2SO4, sau đó cho khí Cl2 (v a đ) s c qua.ừ ủ ụ
Cl2 + 2NaBr
2NaCl + Br2
- Ngu n chính đ s n xu t Iồ ể ả ấ 2 trong công nghi p là rong bi n và n c c a l khoan d u m .ệ ể ướ ủ ỗ ầ ỏ
IV. H P CH TỢ Ấ .
Các h p ch t c a halogen ch a các halogen có s oxi hóa t -1(th p nh t) đn +7 (cao nh t).ợ ấ ủ ứ ố ừ ấ ấ ế ấ
1. S oxi hóa -ố1.
V i s oxi hóa -1 halogen t n t i d ng HX ho c mu i halogenua.ớ ố ồ ạ ở ạ ặ ố
a) Hiđrohalogenua và axit halogenic.
Theo dãy:
HF - HCl - HBr - HI
Tính axit tăng, tính kh tăng.ử
1.1.Tính axit.
đi u ki n th ng các HX đu là ch t khí, d tan trong n c cho ra dung d ch axit HX.Ở ề ệ ườ ề ấ ễ ướ ị
Vì đ b n c a liên k t H - X gi m d n t H - F đn H - I, đ m nh c a axit HX tăng d n t HF (axitộ ề ủ ế ả ầ ừ ế ộ ạ ủ ầ ừ
y u) đn HI. Các axit HCl, HBr, HI đu là các axit m nh, trong n c phân li hoàn toàn.ế ế ề ạ ướ
HCl
H+ + Cl-
HBr
H+ + Br-
HI
H+ + I-
Các axit HCl, HBr, HI th hi n đy đ tính ch t c a m t axit m nh.ể ệ ầ ủ ấ ủ ộ ạ
- Làm qu tím hóa đỳ ỏ
- Tác d ng v i baz ụ ớ ơ
mu i + n cố ướ .
2HCl + Câu(OH)2
CâuCl2 + 2H2O
HBr + NaOH
NaBr + H2O
Ghi nh :ớ N u có h n h p nhi u axit (ch ng h n HCl + Hế ỗ ợ ề ẳ ạ 2SO4) tác d ng v i h n h p nhi u baz (ch ngụ ớ ỗ ợ ề ơ ẳ
h n NaOH + Ba(OH)ạ2) thì đ đn gi n ta nên thay h n h p axit b ng Hể ơ ả ỗ ợ ằ + và h n h p baz b ng OHỗ ợ ơ ằ -.
H+ + OH-
H2O
nH
= nHCl + 2nH
2
SO
4
; nOH
= nNaOH + 2nBa (OH)
2
- Tác d ng v i oxit baz ụ ớ ơ
mu i + n cố ướ
2HCl + CuO
CuCl2 + H2O
2HI + Na2O
2NaI + H2O
Ghi nh : ớV i oxit baz Feớ ơ 3O4 khi tác d ng v i axit HX (X: F, Cl, Br) t o ra hai mu i, v i HI khi t o raụ ớ ạ ố ớ ạ
FeI3, FeI3 b phân h y ngay đ t o FeIị ủ ể ạ 2 và I2.
8HCl + Fe3O4
2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O
8HBr + Fe3O4
2FeBr3 + FeBr2 + 4H2O
8HI + Fe3O4
3FeI2 + I2 + 4H2O
- Tác d ng v i kim lo i ụ ớ ạ
Mu i có hóa tr th p + Hố ị ấ 2
2M + 2nHX
2MXn + nH2
ĐK: M đng tr c Hứ ướ 2 (K
Pb); n: hóa tr th p c a M.ị ấ ủ
VD: Fe + 2HCl
FeCl2 + H2
Fe + 2HBr
FeBr2 + H2
- Tác d ng v i dung d ch mu i ụ ớ ị ố (Ph n ng x y ra chi t o ch t k t t a, khí, axít y u, n c...)ả ứ ả ạ ấ ế ủ ế ướ
BaCO3 + 2HCl
BaCl2 + CO2
+ H2O
Na2S + 2HCl
2NaCl + H2S
(mùi tr ng th i)ứ ố
HCl + AgNO3
AgCl
+ HNO3
(tr ng) ắ
1.2.Tính kh .ử
Trong phân t HX, s oxi hóa c a X là -1, th p nh t ử ố ủ ấ ấ
th hi n tính kh .ể ệ ử
Theo dãy: HF - HCl - HBr - HI
tính kh c a các HX tăng d n do đ b n liên k t H - Xử ủ ầ ộ ề ế
gi m d n ( vì dả ầ H-X tăng)
đ b n phân t gi m d n.ộ ề ử ả ầ
- HF: Không th hi n tính kh đi u ki n th ng, ch có th oxi hóa b ng dòng đi n. Vì phân t HF r tể ệ ử ở ề ệ ườ ỉ ể ằ ệ ử ấ
b n.ề
- HCl: Khi đc, th hi n tính kh ặ ể ệ ử y u, ch tác d ng v i các ch t oxi hóa m nh nh ế ỉ ụ ớ ấ ạ ư MnO2, KMnO4,
K2Cr2O7, PbO2, KClO3, CaOCl2, NaClO … Vì phân t HCl t ng đi b n.ử ươ ố ề
MnO2 + 4HCl
0
t
MnCl2 + Cl2
+ 2H2O
MnO2 + 4NaCl + 4H2SO4
0
t
MnCl2 + 4NaHSO4 + Cl2
+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl
0
t
2MnCl2 + Cl2
+ 2KCl + 8H2O
K2Cr2O7 + 14HCl
0
t
2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2
+ 7H2O
CaOCl2 + 2HCl
0
t
CaCl2 + H2O + Cl2
2NaClO + 2HCl
0
t
2NaCl + Cl2
+ H2O
PbO2 + 4HCl
0
t
PbCl2 + Cl2
+ 2H2O
- HBr, HI: Đu là nh ng ch t kh m nh, vì phân t t ng đi kém b n.ề ữ ấ ử ạ ử ươ ố ề
2HBr (k) + H2SO4 (đ)
Br2 + SO2
+ 2H2O
8HI(k) + H2SO4 (đ)
4I2 + H2S
+ 4H2O
4HBr + O2
Br2 + 2H2O
4HI + O2
I2 + 2H2O
MnO2 + 4HBr
MnBr2 + Br2 + 2H2O
MnO2 + 4HI
MnI2 + I2
+ 2H2O
Ghi nh :ớ HF có tính ch t đc bi t là ăn mòn th y tinh (SiOấ ặ ệ ủ 2).
4HF + SiO2
SiF4
+ 2H2O
Ph n ng trên đc dùng đ kh c th y tinh.ả ứ ượ ể ắ ủ
1.3. Đi u ch HXề ế .
HF: CaF●2(r n)ắ + H2SO4(đ)
CaSO4 + 2HF
HCl: NaCl●(r n)ắ + H2SO4(đ)
0
250
NaHSO4 + HCl
2NaCl(r n)ắ + H2SO4(đ)
0
250
Na2SO4 + 2HCl
HBr, HI: Vì hai axi này có tính kh m nh, ph n ng v i H●ử ạ ả ứ ớ 2SO4 đc nên không th dùng ph ng phápặ ể ươ
sunfat đ đi u ch nh đi u ch HF và HCl.ể ề ế ư ề ế
2NaBr (k) + 2H2SO4 (đ)
Br2
+ SO2
+ 2H2O + Na2SO4
8NaI(k) + 5H2SO4 (đ)
4I2
+ H2S
+ 4H2O + 4Na2SO4
Có th đi u ch HBr, HI b ng các ph n ng:ể ề ế ằ ả ứ
PBr3 + 3H2O
3HBr + H3PO3
PI3 + 3H2O
3HI + H3PO3
H2S + I2
S
+ 2HI
(khí) (dd) (dd)
b) Mu i halogenua.ố
Các halogenua kim lo i đu tan nhi u trong n c tr halogenua c a Agạ ề ề ướ ừ ủ +, Pb+,Hg(I).
Đ tan này gi m d n t clorua đn iođua.ộ ả ầ ừ ế
AgCl AgBr AgI
Đ tan gi m d nộ ả ầ
ION F-Cl-Br-I-
Thu c thố ử - AgNO3AgNO3AgNO3
Hi n t ngệ ượ - K t t a tr ngế ủ ắ K t t a vàng nh tế ủ ạ K t t a vàngế ủ
- Ag+ + Cl- AgCl→Ag+ + Br- AgBr→Ag+ + I- AgI→
II/. KI N TH C B SUNG:Ế Ứ Ổ
1/. H p ch t ch a oxi c a clo:ợ ấ ứ ủ
Trong h p ch t, clo nhi u s oxi hóa khác nhau, ch y u là các s oxi hóa l (-1, +1, +3, +5, +7).ợ ấ ở ề ố ủ ế ố ẻ
a/. N c Javen:ướ Là dung d ch thu đc khi cho khí clo qua dung d ch NaOHị ượ ị
2NaOH + Cl2
NaCl + NaClO + H2O
N c Javen có tính oxi hóa m nh dùng đ t y tr ng, sát trùng.ướ ạ ể ẩ ắ
NaClO là mu i c a axit y u, trong không khí tác d ng v i khí COố ủ ế ụ ớ 2 t o dung d ch axit hipoclor là axitạ ị ơ
kém b n và có tính oxi hóa m nh.ề ạ
NaClO + CO2 + H2O
NaHCO3 + HClO
b/. Clorua vôi: Công th c c u t o: Cl – Ca – O – Clứ ấ ạ
Ch t b t màu tr ng có mùi clo, đc đi u ch b ng cách cho khí clo tác d ng v i v i s aấ ộ ắ ượ ề ế ằ ụ ớ ơ ữ
Cl2 + Ca(OH)2
CaOCl2 + H2O
CaOCl2 là mu i c a 2 axit: HClO và HCl. Trong không khí, clorua vôi tác d ng v i COố ủ ụ ớ 2 t o dung d ch axitạ ị
hipoclor là axit kém b n và có tính oxi hóa m nhơ ề ạ
2CaOCl2 + CO2 + H2O
CaCO3 + CaCl2 + 2HClO
c/. Kali clorat: Tinh th màu tr ng, đc đi u ch b ng cách cho khí clo qua dd KOH nhi t đ kho ng 70ể ắ ượ ề ế ằ ở ệ ộ ả oC
6KOH + 3Cl2
o
�, t
5KCl + KClO3 + 3H2O
Nhi t phân KClOệ3 có xúc tác MnO2, ph n ng d dàng:ả ứ ễ
2KClO3
o
t
2KCl + 3O2
Ch t oxi hóa m nh, n d dàng khi đun nóng v i l u hu nh ho c cacbon:ấ ạ ổ ễ ớ ư ỳ ặ
2KClO3 + 3S
o
t
2KCl + SO2
2KClO3 + 3C
o
t
2KCl + 3CO2
d/. Các axit ch a oxi c a clo:ứ ủ
Axit ch a oxi c a clo g m: axit hipoclor HClO, axit clor HClOứ ủ ồ ơ ơ 2, axit clorit HClO3, axit peclorit HClO4.
Tính axit trong dung d ch tăng d n và tính oxi hóa gi m d n theo th t : HClO, HClOị ầ ả ầ ứ ự 2, HClO3, HClO4.
Tính ch tấHClO HClO2HClO3HClO4
Tính axit Axit y uếAxit trung bình Axit m nhạAxít r t m nhấ ạ
Tính b nềKém b nềKém b nềK m b n khi > 50%ề ề Kém b n khi đunề
v i Pớ2O5
Ph n ngả ứ
minh h aọNaClO + CO2 + H2O →
NaHCO3 + HClO
2HClO 2HCl + O→2
3HClO2 2HClO→3
+ HCl
3HClO3 HClO→4 +
Cl2O + H2O
HClO4 Cl→2O7 +
H2O
2/. Mu i halogennua:ố
a/. Nh n bi t Xậ ế -
b ng dung d ch AgNOằ ị 3
AgNO3
Cl-Br-I-F-
AgCl (tr ng)ắAgBr (vàng nh t)ạAgI (vàng) AgF tan
Riêng I- sau khi oxi hóa b ng Feằ3+: 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
Iot sinh ra làm h tinh b t có màu xanh đm.ồ ộ ậ
b/. Các halogen X2 (trong dung d ch) khi cô c n s b bay h i.ị ạ ẽ ị ơ
Chú ý: + 2 mu i halogenua tác d ng v i AgNOố ụ ớ 3 có t o k t t a (có th 2 ho c 1 mu i t o k t t a)ạ ế ủ ể ặ ố ạ ế ủ
+ Cho halogen X tác d ng v i mu i halogenua NaY, có th g p tr ng h p Xụ ớ ố ể ặ ườ ợ 2 thi u, Yế2 b đy ra khôngị ẩ
hoàn toàn.