[CHUẨN NHẤT] Các halogen có tính chất hóa học gần giống nhau vì có cùng | Myphamthucuc.vn

Câu hỏi: Các halogen có tính chất hóa học gần giống nhau vì có cùng

A. cấu hình e lớp ngoài cùng.

B. tính oxi hóa mạnh.

C. số e độc thân.

D. số lớp e.

Lời giải: 

Đáp án đúng: A. cấu hình e lớp ngoài cùng.

Giải thích:

       – Các halogen có tính chất hóa học gần giống nhau vì có cùng cấu hình e lớp ngoài cùng.

       – Bởi vì lớp e ngoài cùng đã có 7e, vì thế halogen là những phi kim điển hình, nó dễ nhận thêm 1e để thể hiện tính oxi hóa mạnh.

Cùng Top lời giải đi tìm hiểu chi tiết về Halogen nhé

1. Halogen là gì? 

       – Halogen (theo tiếng Latinh có nghĩa là sinh ra muối) là những nguyên tố thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn hóa học, người ta thường gọi là nhóm Halogen hay các nguyên tố halogen. Nhóm này bao gồm các nguyên tố là Flo (F), Clo (Cl), Brôm (Br), Iốt (I), Astatin (ký hiệu At, đây là nguyên tố phóng xạ, hiếm gặp  tự nhiên trong lớp vỏ Trái Đất), Tennessine( có ký hiệu là Ts và là nguyên tố mới được phát hiện).  

       – Do chất Astatin là nguyên tố phóng xạ nên được xem xét chủ yếu trong nhóm các nguyên tố phóng xạ và Tennessinel là nguyên tố mới đang được nghiên cứu làm rõ vì vậy ở đây chúng ta chủ yếu sẽ tìm hiểu về flo, clo, brôm và Iốt.

2. Cấu tạo phân tử của nhóm halogen

       – Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron, được phân thành hai phân lớp (phân lớp s có 2 electron, phân lớp p có 5 electron). 

       – Do có 7 electron ở lớp ngoài cùng, chỉ còn thiếu 1 electron là đạt được cấu hình electron bền như khí hiếm, nên ở trạng thái tự do, hai nguyên tử halogen góp chung một đôi electron để tạo ra phân tử có liên kết cộng hoá trị không cực.

       – Liên kết của phân tử (X_{2}) không bền lắm, chúng dễ bị tách thành hai nguyên tử X. Trong phản ứng hoá học, các nguyên tử này dễ thu thêm 1 electron, do đó tính chất hoá học cơ bản của các halogen là tính oxi hoá mạnh.

3. Những tính chất vật lý của halogen 

Trong nhóm halogen, tính chất vật lý biến đổi theo quy luật nhất định: từ trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ sôi,… Cụ thể:

       – Về trạng thái và màu sắc: chuyển từ khí sang lỏng và rắn với màu sắc đậm dần, Flo ở dạng khí và có màu lục nhạt, Clo trạng thái khí có màu vàng lục, Brom dạng lỏng với màu đỏ nâu và Iốt ở trạng thái rắn có màu đen tím cùng dễ thăng hoa.

       – Nhiệt độ nóng chảy cùng nhiệt độ sôi tăng dần từ flo đến iốt.

       – Trong nhóm halogen ngoài flo không tan trong nước, các chất còn lại tan tương đối ít và chủ yếu tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.

       – Trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: Clo chủ yếu ở dạng muối clorua, Flo thường ở trong khoáng vật florit và criolit, Brom chủ yếu trong muối bromua củ kali, natri và magie, iốt có trong mô một số loại rong biển và tuyến giáp con người,….

4. Tính chất hóa học của nhóm Halogen

       – Bởi vì lớp e ngoài cùng đã có 7e, vì thế halogen là những phi kim điển hình, nó dễ nhận thêm 1e để thể hiện tính oxi hóa mạnh.

       – Tính oxi hóa của nhóm halogen sẽ giảm dần khi đi từ F₂ đến I₂.

       – Trong các hợp chất thì F chỉ có mức oxi hóa -1; bên cạnh đó, các halogen khác ngoài mức oxi hóa -1 còn có mức +1; +3; +5; +7.

4.1. Tác dụng với kim loại

       – Các nguyên tố halogen phản ứng hầu hết với các kim loại trừ Au và Pt (riêng với F₂ có thể phản ứng với tất cả các kiếm loại) để tạo muối halogenua và thường xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao.

2M + nX₂ →  2MX_n

       – Phản ứng với hidro để tạo nên hidro halogenua

H₂ + X₂  → 2HX

       – Trong đó để tạo thành phản ứng mỗi halogen lại có điều kiện khác nhau: 

       – F₂: có thể xảy ra cả trong bóng tối

       – Cl₂: hoạt động khi được chiếu sáng

       – Br₂: ở điều kiện được đun nóng ở nhiệt độ cao

       – I₂: phản ứng mang tính thuận nghịch và cần được đun nóng

4.2. Tác dụng với nước

       – F₂ tác dụng mãnh liệt với nước giải phóng oxy

2H₂O  + 2F₂ → 4HF + O₂

       – Còn Br₂ và Cl₂ thì có phản ứng thuận nghịch với nước:

H₂O + Cl₂ ↔  HCl + HClO

       – Riêng I₂ không có phản ứng với nước

4.3. Phản ứng với dung dịch kiềm

       – Nếu dung dịch kiềm loãng nguội:

X₂ + 2NaOH → NaX + NaXO + H₂O

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

                                                            → (nước Javen)

2Cl₂ + 2Ca(OH)_{2dung dịch} → CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O

Cl₂ + Ca(OH)_2 bột → CaOCl₂ + H₂O

                                                          → (clorua vôi)

       – Riêng F₂:

2F₂ + 2NaOH → 2NaF + H₂O + OF₂

       – Nếu dung dịch kiềm đặc nóng:

3X₂ + 6KOH → 5KX + KXO₃ + 3H₂O

4.4. Tác dụng với dung dịch muối halogenua

       – Phản ứng dưới đây X’ là halogen có tính oxi hóa yếu hơn tính oxi hóa của halogen X.

X₂ + 2NaX’ → 2NaX + X’₂

       – Riêng F₂ không có phản ứng trên

       – Các cặp oxi hóa – khử của halogen được xếp theo chiều giảm dần tính khử của các ion X–: I₂/2I– > Br₂/2Br– > Cl₂/2Cl–

       – Trong nước:

5Cl₂ + 6H₂O + Br₂ → 10HCl + 2HBrO₃

       – Đơn chất halogen có tính oxi hóa mạnh nhất : Flo có tính oxi hóa mạnh nhất

4.5. Một số phản ứng khác của Halogen

2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

3Cl₂ + 2NH₃ → N₂ + 6HCl

4Cl₂ + H₂S + 4H₂O → 8HCl + H₂SO₄

Br₂ + SO₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO_4­

I₂ kết hợp với hồ tinh bột → hợp chất màu xanh tím.

        * Chú ý: Trong phản ứng với kim loại và với H2, với dung dung dịch muối của các halogen yếu hơn, halogen là chất oxi hóa. Còn trong phản ứng với nước và dung dịch kiềm, các halogen vừa là chất khử, vừa là chất oxi hóa.

5. Điều chế

5.1. Điện phân muối halogenua

       –  Điện phân nóng chảy:          

2MX_­n → 2M + _nX₂ (M là kim loại kiềm: Na, K; X thường là: Cl, Br, I).

       – Điện phân dung dịch muối halogenua của kim loại kiềm có màng ngăn:

2NaCl + 2H₂O → H₂ + 2NaOH + Cl₂

5.2. Cho HX tác dụng với các chất oxi hóa mạnh  (thường gặp: MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇, KClO₃).

MnO₂ + 4HCl → MnCl­₂ + Cl₂ + 2H₂O

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 6H₂O

K₂­Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂­O

KClO₃ + 6HCl → 3H₂O + KCl + 3Cl₂

6. Những ứng dụng quan trọng của nhóm halogen

6.1 Tạo ra đèn halogen

       – Đèn halogen là một bóng đèn sợi đốt gồm một dây tóc vonfram được bọc kín trong một bóng đèn nhỏ gọn với một hỗn hợp của một khí trơ, cùng với một lượng nhỏ chất halogen như iốt hoặc brôm.

       – Kết hợp của khí halogen cùng sợi vonfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen làm bổ sung vonfram cho dây tóc, giúp tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Vì vậy, bóng đèn halogen có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với đèn chứa khí thông thường có công suất và tuổi thọ hoạt động tương tự, đồng thời cũng tạo ra ánh sáng có hiệu suất chiếu sáng và nhiệt độ màu cao hơn.

6.2 Ứng dụng Halogen trong điện tử và vật liệu 

       – Halogen free thường được dùng làm chất chống cháy và được sử dụng trong các thành phần điện tử và vật liệu, vỏ sản phẩm, chất dẻo.

       – Lưu ý: Loại chất chống cháy này không thể tái chế, nó sẽ giải phóng các chất có hại trong quá trình đốt cũng như sưởi ấm, nó đe doạ sức khoẻ của con người và môi trường xung quanh. 

6.3 Ứng dụng của halogen trong y học 

Những ứng dụng của iốt: 

       – Thuốc bôi iốt (5% iốt trong nước/êtanol) để khử trùng vết thương hay khử trùng bề mặt chứa nước uống.

       – Iốt-123 được dùng trong y khoa để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp.

       – Iốt-131 giúp điều trị ung thư tuyến giáp và bệnh Grave, cũng dùng trong chụp ảnh tuyến giáp.