Tóm tắt lý thuyết Hóa học vô cơ 10 - Chương 5: Nhóm Halogen - Trường THPT số 1 Nghĩa Hành

Nội dung text: Tóm tắt lý thuyết Hóa học vô cơ 10 - Chương 5: Nhóm Halogen - Trường THPT số 1 Nghĩa Hành

1. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 Chƣơng 5 : NHĨM HALOGEN A. TĨM TẮT LÝ THUYẾT I. Vị trí trong bảng HTTH các nguyên tố. Gồm cĩ các nguyên tố 9F 17Cl 35Br 53I 85At. Phân tử dạng X2 nhƣ F2 khí màu lục nhạt, Cl2 khí màu vàng lục, Br2 lỏng màu nâu đỏ, I2 tinh thể tím. Dễ nhận thêm một electron để đạt cấu hình bền vững của khí hiếm X + 1e X- (X : F , Cl , Br , I ) F cĩ độ âm điện lớn nhất , chỉ cĩ số oxi hố –1. Các halogen cịn lại ngồi số oxi hố –1 cịn cĩ số oxi hố dƣơng nhƣ +1 , +3 , +5 , +7 Tính tan của muối bạc AgF AgCl AgBr AgI tan nhiều trắng vàng lục vàng đậm II. CLO 35 37 Trong tự nhiên Clo cĩ 2 đồng vị 17 Cl (75%) và 17 Cl (25%) M Cl=35,5 Là chất khí, màu vàng , mùi xốc , độc và nặng hơn khơng khí. Cl2 cĩ một liên kết cộng hĩa trị, dễ dàng tham gia phản ứng,là một chất oxihĩa mạnh. Tham gia các phản ứng Clo là chất oxyhố , tuy nhiên clo cũng cĩ khả năng đĩng vai trị là chất khử. 1.Tính chất hố học a. Tác dụng với kim loại : (đa số kim loại và cĩ t0 để khơi màu phản ứng) tạo muối clorua ( cĩ hố trị cao nhất ) t 0 2Na + Cl2 2NaCl 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Cl2 CuCl2 b. Tác dụng với phim kim(cần cĩ nhiệt độ hoặc cĩ ánh sáng) as H2 + Cl2 2HCl Cl2 + 2S S2Cl2 2P + 3Cl2 2PCl3 Cl2 khơng tác dụng trực tiếp với O2. c. Tác dụng với một sĩ hợp chất cĩ tính khử: H2S + Cl2 2HCl + S 3Cl2 + 2NH3 N2 + 6HCl Cl2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl d. Cl2 cịn tham gia phản ứng với vai trị vừa là chất ơxihĩa, vừa là chất khử. Tác dụng với nuớc Khi hồ tan vào nƣớc , một phần Clo tác dụng (Thuận nghịch) 0 Cl 2 + H2O  HCl + HClO ( Axit hipoclorơ) Axit hipoclorơ cĩ tính oxy hố mạnh, nĩ phá hửy các màu vì thế nƣớc clo hay clo ẩm cĩ tính tẩy màu do. Tác dụng với dung dịch bazơ Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O ( nƣớc javel) 2Cl2 + 2Ca(OH)2 → Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 18
2. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 t 0 3Cl2 + 6KOH KClO3 + 5KCl + 3H2O e. Tác dụng với muối Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Cl2 + 2FeCl2 → 2FeCl3 3Cl2 + 6FeSO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 Cl2 + 2KI → 2KCl + I2 f.Phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng phân huỷ với một số hợp chất hữu cơ ákt CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl – CH2Cl C2H2 + Cl2 → 2C + 2HCl 2.Điều chế : Nguyên tắc là khử các hợp chất Cl- tạo Cl0 a. Trong phịng thí nghiệm Cho HCl đậm đặc tác dụng với các chất ơxihĩa mạnh 2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O t 0 MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O KClO3 + 6HCl → KCl + 3H2O + 3Cl2 b. Trong cơng nghiệp: dùng phƣơng pháp điện phân đpdd/mnx 2NaCl + 2H2O H2 + 2NaOH + Cl2 đpnc 2NaCl 2Na+ Cl2 ( bổ sung thêm kiến thức về điện phân) ( nếu quá trình điện phân khơng cĩ màng ngăn thí sản phẩm thu đƣợc là dung dịch nƣơc javel) o Ngồi ra cịn cĩ thể từ HCl và O2 cĩ xúc tác là CuCl2 ở 400 C. CuCl2 4HCl + O2 2Cl2 + 2H2O III. AXIT CLOHIDRIC (HCl) Dung dịch axit HCl cĩ đầy đủ tính chất hố học của một axit mạnh 1. Hố tính a. TÁC DỤNG CHẤT CHỈ THỊ dung dịch HCl làm quì tím hố đỏ (nhận biết axit) HCl H+ + Cl- b. TÁC DỤNG KIM LOẠI (đứng trƣớc H trong dãy Bêkêtơp) tạo muối (với hĩa trị thấp của kim loại) và giải phĩng khí hidrơ Fe + 2HCl FeCl2 + H2 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 Cu + HCl → khơng cĩ phản ứng c. TÁC DỤNG OXIT BAZƠ , BAZƠ tạo muối và nƣớc NaOH + HCl NaCl + H2O CuO + 2HCl CuCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O d. TÁC DỤNG MUỐI (theo điều kiện phản ứng trao đổi) CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2O + CO2 AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 ( dùng để nhận biết gốc clorua ) Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 19
3. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 Ngồi tính chất đặc trƣng là axit , dung dịch axit HCl đặc cịn thể hiện vai trị chất khử khi tác dụng chất oxi hố mạnh nhƣ KMnO4 , MnO2 t 0 0 4HCl + MnO2 MnCl2 + Cl 2 + 2H2O K2Cr2O7 + 14HCl → 3Cl2 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O Hỗn hợp 3 thể tích HCl và 1 thể tích HNO3 đặc đƣợc gọi là hỗn hợp nƣớc cƣờng toan ( cƣờng thuỷ) cĩ khả năng hồ tan đƣợc Au ( vàng) 3HCl + HNO3 → 2Cl + NOCl + 2H2O NOCl  NO + Cl Au + 3Cl → AuCl3 2.Điều chế a.PHƢƠNG PHÁP SUNFAT cho NaCl tinh thể vào dung dịch H2SO4 đậm đặc t 0 400o 2NaCltt + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl t 0 250o NaCltt + H2SO4 NaHSO4 + HCl b.PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP đốt hỗn hợp khí hidro và khí clo as H2 + Cl2 2HCl hidro clorua. IV. MUỐI CLORUA - Chứa ion âm clorua (Cl ) và các ion dƣơng kim loại, NH 4 nhƣ NaCl ZnCl2 CuCl2AlCl3 NaCl dùng để ăn, sản xuất Cl2, NaOH, axit HCl KCl phân kali ZnCl2 tẩy gỉ khi hàn, chống mục gổ BaCl2 chất độc CaCl2 chất chống ẩm AlCl3 chất xúc tác V. HỢP CHẤT CHỨA ƠXI CỦA CLO Trong các hợp chất chứa ơxi của clo, clo cĩ soh dƣơng, đƣợc điều chế gián tiếp. Cl2O Clo (I) oxit Cl2O7 Clo(VII) oxit HClO Axit hipoclorơ NaClO Natri hipoclorit HClO2 Axit clorơ NaClO2 Natri clorit HClO3 Axit cloric KClO3 kali clorat HClO4 Axit pecloric KClO4 kali peclorat Tất cả hợp chất chứa oxi của clo điều là chất ơxihĩa mạnh. 1.NƢỚC ZAVEN là hỗn hợp gồm NaCl, NaClO và H2O cĩ tính ơxi hĩa mạnh, cĩ tính tẩy màu, đƣợc điều chế bằng cách dẫn khí Clo vào dung dịch NaOH (KOH) Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O NaClO + CO2 + H2O → NaHCO3 + HClO ( cĩ tính tẩy màu) (Cl2 + 2KOH →KCl + KClO + H2O) 2.KALI CLORAT cơng thức phân tử KClO3 là chất ơxihĩa mạnh thƣờng dùng điều chế O2 trong phịng thí nghiệm 0 MnO 2t 2KClO3 2KCl + O2 0 KClO3 đƣợc điều chế khi dẫn khí clo vào dung dịch kiềm đặc đã đƣợc đun nĩng đến 100 c 1000 3Cl2 + 6KOH 5KCl + KClO3 + 3H2O Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 20
4. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 3.CLORUA VƠI cơng thức phân tử CaOCl2 là chất ơxihĩa mạnh, đƣợc điều chế bằng cách dẫn clo vào dung dịch Ca(OH)2 đặc: Cl2 + Ca(OH)2 → CaOCl2 + H2O Nếu Ca(OH)2 lỗng: 2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O 4.AXIT HIPOCLORƠ : HClO Là một axit yếu , yếu hơn cả axit cacbonic. Nhƣng nĩ cĩ tính oxyhố rất mạnh. CO2 + H2O + NaClO → NaHCO3 + HClO HClO → HCl + O 4HClO + PbS → 4HCl + PbSO4 5.AXIT CLORƠ : HClO2 Là một axit yếu nhƣng mạnh hơn hipoclorơ và cĩ tính oxyhố mạnh đƣợc điều chế theo phƣơng trình. Ba(ClO2)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HClO2 6.AXIT CLORIC : HClO3 - Là một axit mạnh tƣơng tự nhƣ axit HCl , HNO3 và cĩ tính oxyhố. - Muối clorat cĩ tính oxyhố, khơng bị thuỷ phân. 7.AXIT PECLORIC : HClO4 - Axit pecloric là axit mạnh nhất trong tất cat các axit. Nĩ cĩ tính oxyhố , dễ bị nhiệt phân t 0 2HClO4 H2O + Cl2O7 Tổng kết về các axit chứa oxy của clo Chiều tăng tính bền và tính axit HClO HClO2 HClO3 HClO4 Chiều tăng tính oxyhố VI. FLO là chất oxihĩa mạnh, tham gia phản ứng với hầu hết các đơn chất và hợp chất tạo florua với số oxyhố -1.( kể cả vàng) 1. Hố tính a.TÁC DỤNG KIM LOẠI & PHI KIM Ca + F2 → CaF2 2Ag + F2 → 2AgF 3F2 + 2Au → 2AuCl3 3F2 + S → SF6 b.TÁC DỤNG VỚI HIDRO phản ứng xảy ra mạnh hơn các halogen khác , hỗn hợp H2 , F2 nổ mạnh trong bĩng tối. H2 + F2 → 2HF Khí HF tan vào nƣớc tạo dung dịch HF. Dung dịch HF là axit yếu, đặc biệt là hịa tan đƣợc SiO2 4HF + SiO2 2H2O + SiF4 (sự ăn mịn thủy tinh đƣợc ứng dụng trong kĩ thuật khắc trên kính nhƣ vẽ tranh khắc chữ). c.TÁC DỤNG NƢỚC khí flo qua nƣớc sẽ làm bốc cháy nƣớc (do giải phĩng O2). 2F2 + 2H2O → 4HF + O2 Phản ứng này giải thích vì sao F2 khơng đẩy Cl2 , Br2 , I2 ra khỏi dung dịch muối hoặc axit trong khi flo cĩ tính oxihĩa mạnh hơn . 2.Điều chế HF bằng phƣơng pháp sunfat CaF2(tt) + H2SO4(đđ) CaSO4 + 2HF Hợp chất với oxi : OF2 2F2 + 2NaOH → 2NaF + H2O + OF2 ;OF2 là chất cĩ tính độc và tính oxyhố mạnh Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 21
5. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 VII. BRƠM VÀ IƠT là các chất ơxihĩa yếu hơn clo. 1.TÁC DỤNG VỚI KIM LOẠI tạo muối tƣơng ứng t 0 2Na + Br2 2NaBr 2Na + I2 2NaI 2Al + 3Br2 2AlBr3 2Al + 3I2 2AlI3 2.TÁC DỤNG VỚI HIDRO đun nóng H2 + Br2 2HBr H2 + I2  2 HI phản ứng xảy ra thuận nghịch. Độ hoạt động giảm dần từ Cl Br I Các khí HBr, HI tan vào nƣớc tạo dung dich axit H O HBr 2 ddaxit HBr HI dd axit HI. Về độ mạnh axit thì lại tăng dần từ HCl < HBr < HI Br2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl Các axit HBr , HI cĩ tính khử mạnh cĩ thể khử đƣợc axit H2SO4 đặc 2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + H2O 8HI + H2SO4 → 4I2 + H2S + 4H2O 2HI + 2FeCl3 → FeCl2 + I2 + 2HCl + VIII. NHẬN BIẾT dùng Ag (AgNO3) để nhận biết các gốc halogenua. + - á Ag + Cl AgCl (trắng) (2AgCl 2Ag + Cl2 ) Ag+ + Br- AgBr (vàng nhạt) Ag+ + I- AgI (vàng đậm) I2 + hồ tinh bột xanh lam NHẬN BIẾT MỘT SỐ HỢP CHẤT VƠ CƠ I. Nhận biết một số anion ( ion âm) CHẤT THUỐC DẤU HIỆU PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG THỬ THỬ - + - Cl Dung dịch - Kết tủa trắng Ag + X → AgX ↓ - Br AgNO3 - Kết tủa vàng nhạt ( hố đen ngồi ánh sáng do phản ứng - I - Kết tủa vàng 2AgX → 2Ag + X2) 3- + 3- PO4 - Kết tủa vàng 3Ag + PO4 → Ag3PO4↓ 2- 2+ 2- SO4 BaCl2 - Kết tủa trắng Ba + SO4 → BaSO4↓ 2- 2- + SO3 Dung dịch - ↑ Phai màu dd KMnO4 SO3 + 2H → H2O + SO2↑ - - + HSO3 HCl hoặc - ↑ Phai màu dd KMnO4 HSO3 + H → H2O + SO2↑ 2- 2- + CO3 H2SO4 lỗng - ↑ Khơng mùi CO3 + 2H → H2O + CO2↑ - - + HCO3 - ↑ Khơng mùi HCO3 + H → H2O + CO2↑ 2- 2- + S - ↑ Mùi trứng thối S + 2H → H2S↑ - - H2SO4 - ↑ Khí khơng màu hố nâu NO3 + H2SO4 → HNO3 + HSO4 - NO3 và vụn Cu trong khơng khí. 3Cu+8HNO3 → 3Cu(NO3)3 +2NO + 4H2O 2NO + O2 → 2NO2 2- 2- + SiO3 Axít mạnh - kết tủa keo trắng SiO3 + 2H → H2SiO3↓ ( kết tủa) Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 22
6. www.hoahocmoingay.com Tĩm tắt lý thuyết hố học vơ cơ 10 II. Nhận biết một số chất khí . CHẤT THUỐC DẤU HIỆU PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG KHÍ THỬ - Cl2 - dd KI + hồ tinh bột - hố xanh đậm Cl2 + 2I → 2Cl- + I2 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) - dd KMnO4 ( tím) - mất màu tím 5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O → SO2 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4 . - dd Br2 ( nâu đỏ ) - mất màu nâu đỏ SO2 + Br2 + 4H2O → H2SO4 + 2HBr H2S - dd CuCl2 - kết tủa đen - H2S + CuCl2 → CuS↓ + 2HCl - ngửi mùi - múi trứng thối Màu đen O2 - tàn que diêm - bùng cháy - dd KI + hồ tinh bột - hố xanh đậm 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2 O3 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) - kim loại Ag - hố xám đen 2Ag + O3 → Ag2O + O2 H2 - đốt, làm lạnh - cĩ hơi nƣớc 2H2 + O2 → 2H2O Ngƣng tụ CO2 - dd Ca(OH)2 - dd bị đục CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O CO - dd PdCl2 - dd bị sẫm màu CO + PdCl2 + H2O → CO2 + Pd + 2 HCl Màu đen NH3 - quì ẩm - hố xanh - HCl đặc - khĩi trắng NH3 + HCl → NH4Cl NO - khơng khí - hố nâu 2NO + O2 → 2 NO2↑ ( màu nâu) NO2 - H2O, quì ẩm - dd cĩ tính axit NO2 + H2O → HNO3 + NO 3. Nhận biết một số chất khí . CHẤT THUỐC DẤU HIỆU PHƢƠNG TRÌNH PHẢN ỨNG KHÍ THỬ - dd KMnO4 - mất màu tím 5SO2+ 2KMnO4 + 2H2O → SO2 ( tím) 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4 . - dd Br2 - mất màu nâu đỏ SO2 + Br2 + 4H2O → H2SO4 + 2HBr ( nâu đỏ ) H2S - dd CuCl2 - kết tủa đen - H2S + CuCl2 → CuS ↓+ 2HCl - ngửi mùi - múi trứng thối Màu đen O2 - tàn que diêm - bùng cháy - dd KI + HTB - hố xanh đậm 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2 O3 (I 2 + hồ tinh bột → màu xanh đậm) - kim loại Ag - hố xám đen 2Ag + O3 → Ag2O + O2 Trƣờng THPT Số 1 Nghĩa Hành Năm học 2010 - 2011 Hỗ trợ kiến thức hố học 10 Trang 23