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

Trắc nghiệm: Các halogen có tính chất hóa học gần giống nhau vì có cùng:

A. cấu hình e ở lớp ngoài cùng.

B. tính chất vật lý.

C. Số xi hóa thấp nhất.

D. loại liên kết hóa học ở dạng đơn chất.

Trả lời:

Đáp án đúng: A. cấu hình e ở 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.

Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu thêm kiến thức 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 phân tử (X2) không bền lắm và dễ bị tách thành 2 nguyên tử X.

3. 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 Halogen

- Vì lớp electron ngoài cùng có cấu hình tương tự nên các halogen có nhiều điểm giống nhau về tính chất hoá học của đơn chất cũng như về thành phần và tính chất của các hợp chất.

- Halogen có ái lực electron lớn. Nguyên tử halogen X với 7 electron lớp ngoài cùng dễ dàng thu thêm 1 electron để tạo thành ion âm X- có cấu hình electron của khí hiếm liền kề trong bảng tuần hoàn.

- Các Halogen đều có độ âm điện lớn. Độ âm điện của fluor (3,98) là lớn nhất trong tất cả các nguyên tố hoá học. Từ fluor đến clo, brom và iod... bán kính nguyên tử tăng dần và độ âm điện giảm mạnh.

- Halogen là những phi kim điển hình, chúng là những chất oxy hóa mạnh. Khả năng oxy hóa của các halogen giảm dần từ fluor đến iod.

- Trong các hợp chất, fluor luôn luôn có số oxy hóa -1, các halogen khác ngoài số oxy hóa -1 còn có các số oxy hóa +1, +3, +5, +7.

5. Một số ví dụ về tính chất hóa học của các đơn chất halogen

a. 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

b. 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

c. Phản ứng với dung dịch kiềm

- Đối với dung dịch kiềm loãng nguội

X₂  + 2NaOH → NaX +  NaXO + H₂O   

(Vd: Cl₂ + 2NaOH  → NaCl + NaClO + H₂O)

Riêng F₂ : 2F₂ + 2NaOH → 2NaF + H₂O +  OF₂

- Đối với dung dịch kiềm đặc

3X₂ + 6KOH  → 5KX + KXO₃ + 3H₂O 

(Vd: 3Cl + 6KOH → 5KCl + KClO₃ + 3H₂O ở điều kiện 100^oC)

d. 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

6. Điều chế Halogen

Điều chế F2

Điện phân nóng chảy hỗn hợp KF và 2HF. H₂ thoát ra ở cực âm còn F₂ thoát ra ở cực dương. 2HF -(điện phân nóng chảy+KF)-> H₂ + F₂

Điều chế Cl₂

K₂Cr₂O₇ + 14HCl -> 3Cl₂ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂O

MnO₂ + 4HCl (ánh sáng) -> Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O

CaOCl₂ + 2HCl -> CaCl₂ + Cl₂ + H₂O

2NaCl + 2H₂O (điện phân dung dịch có màng ngăn xốp) -> 2NaOH + Cl₂ + H₂ (Dung dịch muối bão hòa)

Điều chế Br₂

2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ -> MnSO₄+K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

2AgBr (nhiệt độ cao) -> 2Ag + Br₂

4HBr + O₂ -> 2H₂O + 2Br₂

2HBr + H₂SO₄ -> Br₂ + SO₂ + 2H₂O

Điều chế I₂

NaClO + 2KI + H₂O -> NaCl + I₂ + 2KOH

2KI + MnO₂ + 2H₂SO₄ -> MnSO₄+K₂SO₄ + I₂ + 2H₂O

8HI + H₂SO₄ -> 4I₂ + H₂S + 4H₂O

2HI + 2FeCl₃ -> 2FeCl₂ + I₂ + 2HCl

2HI (to trên 300 độ C) -> H₂ + I₂