Soạn Hóa 10 Bài 21: Nhóm halogen - KNTT

Hướng dẫn Soạn Hóa 10 Bài 21: Nhóm halogen ngắn gọn nhất bám sát nội dung SGK Hóa học 10 trang 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 bộ Kết nối tri thức theo chương trình sách mới. Hi vọng, qua bài viết này các em học sinh có thể nắm vững nội dung bài và hiểu bài tốt hơn.

Bài 21: Nhóm halogen trang 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111 SGK Hóa 10 Kết nối tri thức

>>> Xem thêm: Tóm tắt Lý thuyết Hóa 10 Bài 21 ngắn nhất Kết nối tri thức

Mở đầu

Trả lời câu hỏi trang 104 SGK Hóa học 10

Trong tự nhiên, một số phi kim như carbon, nitrogen, oxygen tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất, còn các halogen đều chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Vì sao có sự khác biệt này?

Lời giải:

- Các nguyên tố halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất trong tự nhiên do nguyên tử của các nguyên tố này hoạt động hóa học rất mạnh

- Halogen có ái lực electron lớn. Nguyên tử halogen X với 7 electron lớp ngoài cùng

=> Dễ dàng nhận thêm 1 electron để tạo thành ion âm X^- có cấu hình electron của khí hiếm

=> Các halogen mau chóng tạo liên kết với các nguyên tử nguyên tố khác

I. Trạng thái tự nhiên

Trả lời câu hỏi trang 105 SGK Hóa học 10

Câu hỏi: Kể tên một số hợp chất phổ biến của halogen trong tự nhiên.

Lời giải:

Muối NaCl, NaF làm thuốc chống sâu răng, AgBr dùng làm tráng phim ảnh, cồn iot dùng để sát trùng…

II. Cấu tạo nguyên tử, phân tử

Trả lời câu hỏi trang 105 SGK Hóa học 10

* Hoạt động 1:

1. Tra cứu số liệu Bảng 6.1, Bảng 6.2 và Hình 6.2 để hoàn thành bảng mô tả một số đặc điểm cấu tạo của các nguyên tử halogen theo mẫu sau:

Nguyên tử	Lớp electron ngoài cùng	Bán kính nguyên tử	Độ âm điện
Fluorine	?	?	?
Chlorine	?	?	?
Bromine	?	?	?
Iodine	?	?	?

Từ bảng số liệu thu được, hãy:

a) Giải thích tại sao nguyên tử halogen có xu hướng nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại, hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử phi kim, để hình thành liên kết.

b) Nêu và giải thích xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử, độ âm điện của các nguyên tử halogen. Từ đó dự đoán xu hướng biến đổi tính oxi hóa từ F đến I

c) Dựa vào cấu hình electron lớp ngoài cùng và độ âm điện, giải thích tại sao nguyên tử fluorine chỉ có số oxi hóa -1 trong các hợp chất?

2. Tham khảo Bài 12 (Liên kết cộng hóa trị) hãy:

a) Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử halogen bằng công thức electron

b) Liên kết trong phân tử halogen là liên kết cộng hóa trị phân cực hay không phân cực?

c) Dựa vào bán kính nguyên tử (Hình 6.2), hãy dự đoán xu hướng biến đổi độ dài liên kết trong dãy các phân tử halogen

Lời giải:

1.

Nguyên tử	Lớp electron ngoài cùng	Bán kính nguyên tử	Độ âm điện
Fluorine	7	72 pm	3,98
Chlorine	7	100 pm	3,16
Bromine	7	114 pm	2,96
Iodine	7	133 pm	2,66

a) Nguyên tử halogen có 7 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại, hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử phi kim, để hình thành liên kết, khi này các nguyên tử halogen đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nó nhất.

Tổng quát: X + e → X-

b)

- Bán kính nguyên tử: Đi từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng => Lực hút giữa hạt nhân và lớp electron ngoài cùng giảm dần => Bán kính tăng dần

- Độ âm điện: Đi từ trên xuống dưới, số lớp electron tăng => Lực hút giữa hạt nhân với các electron lớp ngoài cùng giảm nên độ âm điện giảm

- Từ F đến I, độ âm điện giảm dần => Khả năng hút (nhận) electron giảm dần => Tính oxi hóa giảm dần

c) Nguyên tử fluorine có độ âm điện lớn nhất nên nguyên tử fluorine chỉ có xu hướng hút electron về mình. Mà lớp ngoài cùng có 7 electron nên nguyên tử fluorine sẽ nhận 1 electron về mình để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm gần nó nhất (Ne).

⇒ Trong các hợp chất, fluorine chỉ có số oxi hóa là -1.

2.

a) Khi 2 nguyên tử halogen liên kết với nhau, mỗi nguyên tử sẽ góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung

b) Liên kết trong phân tử halogen là liên kết cộng hoá trị không phân cực.

c) Bán kính tăng dần từ F < Cl < Br < I và độ âm điện giảm dần từ F > Cl > Br > I.

⇒ Dự đoán: độ dài liên kết X – X (X: halogen) tăng dần từ F₂ đến I₂.

Trả lời câu hỏi trang 106 SGK Hóa học 10

* Hoạt động 2: 

1. Xác định số oxi hóa của chlorine trong các chất sau: Cl₂, HCl, HClO, HClO₂, HClO₃, HClO₄

2. Từ các số oxi hóa của chlorine, hãy giải thích tại sao Cl₂ vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử?

Lời giải:

1. Trong phân tử các hợp chất, thông thường số oxi hóa của H là +1, của O là -2. Gọi số oxi hóa của Cl là x

- Cl₂ (đơn chất): Số oxi hóa của Cl là 0

- HCl: (+1) + x = 0 => x = -1

=> Cl trong HCl có số oxi hóa là -1

- HClO: (+1) + x + (-2) = 0 => x = +1

=> Cl trong HClO có số oxi hóa là +1

- HClO₂: (+1) + x + 2.(-2) = 0  => x = +3

=> Cl trong HCl O₂ có số oxi hóa là +3

- HClO₃: (+1) + x + 3.(-2) = 0  => x = +5

=> Cl trong HClO₃ có số oxi hóa là +5

- HClO₄: (+1) + x + 4.(-2) = 0  => x = +7

=> Cl trong HClO₄ có số oxi hóa là +7

2. Các mức oxi hóa của chlorine là: -1, 0, +1, +3, +5, +7.

Số oxi hóa của chlorine trong Cl₂ là 0, đây là mức oxi hóa trung gian nên Cl₂ vừa có tính oxi hóa vừa có tính khử.

Trả lời câu hỏi trang 106 SGK Hóa học 10

Câu 1: Trong tự nhiên, các nguyên tố halogen tồn tại ở dạng hợp chất. Viết công thức một vài hợp chất của halogen thường được dùng trong thực tế.

Lời giải:

- Clo: NaCl có trong nước biển và đại dương, KCl có trong khoáng vật như KCl.MgCl₂.6H₂O và NaCl.KCl

- Flo: Phần lớn có trong 2 loại khoáng vật là florit (CaF₂) và criolit (Na₃AlF₆ hay AlF₃.3NaF)

- Brom: KBr, NaBr, MgBr₂

- Iot: tồn tại dưới dạng muối iotua như NaI, KI, trong tuyến giáp iot tồn tại dưới dạng hợp chất hữu cơ như tetraiodothyronine hoặc triiodothyronine

Câu 2: Nguyên tử halogen có thể nhận 1 electron từ nguyên tử kim loại hoặc góp chung electron với nguyên tử phi kim.

Lời giải:

Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử NaCl và HCl để minh họa.

- Phân tử NaCl: nguyên tử Na nhường 1 electron và nguyên tử Cl nhận 1 electron để đạt được cấu hình bền vững.

- Phân tử HCl: : nguyên tử H nhường 1 electron và nguyên tử Cl nhận 1 electron để đạt được cấu hình bền vững.

III. Tính chất vật lí

Trả lời câu hỏi trang 107 SGK Hóa học 10

Câu hỏi: Từ bảng 21.2, nhận xét xu hướng biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các halogen và giải thích.

Lời giải:

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng từ F₂ đến I₂ do:

- Tương tác van der Waals giữa các phân tử tăng.

- Khối lượng phân tử tăng.

IV. Tính chất hóa học

Trả lời câu hỏi trang 108 SGK Hóa học 10

Câu 1: Xác định chất oxi hóa, chất khử trong phản ứng của sodium và iron với chlorine, dùng mũi tên chỉ rõ sự nhường electron từ chất khử sang chất oxi hóa.

Lời giải:

Phản ứng: 2Na + Cl₂ → 2NaCl (t)

Chất khử: Na, chất oxi hóa: Cl₂.

Na nhường electron sang Cl.

- Phản ứng: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl3 (t)

Chất khử: Fe, chất oxi hóa: Cl₂

Fe nhường electron sang Cl.

* Hoạt động: Xét các phản ứng hóa học: H₂(g) + X₂(g) → 2HX(g) (X là các halogen)

Tra số liệu trong Bảng 12.2 để:

1. Giải thích xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen theo khả năng hoạt động của các halogen

2. Dựa vào số liệu năng lượng liên kết H-X, giải thích xu hướng phản ứng giảm dần từ F₂ đến I₂

Lời giải:

1. Năng lượng liên kết giữa X – X thấp hơn so với năng lượng liên kết giữa H – X nên các đơn chất halogen có xu hướng phản ứng với hydrogen để tạo ra H – X bền hơn.

2.

- Dựa vào Bảng 12.2 ta nhận thấy: Từ F đến I, năng lượng liên kết của halogen với hydrogen giảm dần

=> Khả năng halogen liên kết với hydrogen giảm dần

=> Xu hướng phản ứng của các đơn chất halogen với hydrogen giảm dần từ F₂ đến I₂

Trả lời câu hỏi trang 109 SGK Hóa học 10

Câu 2: Một nhà máy nước sử dụng 5 mg Cl₂ để khử trùng 1 L nước sinh hoạt. Tính khối lương Cl­₂ nhà máy cần dùng để khử trùng 80 000 m3 nước sinh hoạt.

Đổi 80 000 m³ = 8.107 dm3 = 8.10⁷ L

5 mg Cl₂ để khử trùng 1 L nước

x mg Cl₂ để khử trùng 8.10⁷  L nước

=> x = 5 x 8.10⁷  = 4.10⁸ (mg) = 400 kg

Vậy cần 400 kg Cl₂ để khử trùng 80 000 m³ nước sinh hoạt

* Hoạt động: Tìm hiểu tính tẩy màu của khí chlorine ẩm

Tiến hành:

Đính một mẩu giấy màu ẩm vào thanh kim loại gắn với nút đậy bình tam giác. Sau đó, đưa mầu giấy vào bình tam giác chứa khí chlorine (Hình 21.6)

Quan sát hiện tượng và trả lời câu hỏi:

1. Nhận xét màu của mẩu giấy trước và sau khi cho vào bình tam giác. Giải thích

2. Xác định vai trò của chlorine trong phản ứng với nước, tại sao nói chlorine tự oxi hóa – tự khử trong phản ứng này?

Lời giải:

1. Sau khi cho mẩu giấy màu ẩm vào bình tam giác thì mẩu giấy mất màu do một phần khí Cl₂ tác dụng với nước sinh ra HClO có tính oxi hóa mạnh, có khả năng diệt khuẩn và tẩy màu.

Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO

2.

- Xét số oxi hóa của Cl trong phản ứng:

- Nhận xét: Trong phản ứng, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử vì

   + Cl0 nhận thêm electron để thành Cl^-1 => Chất oxi hóa

   + Cl0 nhường đi electron để thành Cl⁺¹ => Chất khử

=> Trong phản ứng này, chlorine tự oxi hóa – tự khử

Trả lời câu hỏi trang 110 SGK Hóa học 10

Câu 3:  Khí Cl₂ phản ứng với dung dịch sodium hdroxide nóng tạo thành sodium chloride, sodium chlorate và nước. Lập phương trình hóa học của phản ứng trên theo phương pháp thăng bằng electron, chỉ rõ chất oxi hóa, chất khử.

Lời giải:

Chất khử: Cl₂, chất oxi hóa: Cl₂

* Hoạt động: Phản ứng thế của một số muối halide

Chuẩn bị: 3 ống nghiệm, dung dịch NaBr, dung dịch NaI, nước Cl₂, nước Br₂ loãng.

Tiến hành:

- Lấy khoảng 2 mL dung dịch NaBr vào ống nghiệm (1), 2 mL dung dịch NaI vào mỗi ống nghiệm (2) và (3)

- Thêm vào ống nghiệm (1) và (2) vài giọt nước Cl₂, thêm vào ống (3) vài giọt nước Br₂, lắc đều các ống nghiệm

Lưu ý: Cẩn thận không để nước Cl₂, nước Br₂ giây ra tay, quần áo

Quan sát sự thay đổi màu của dung dịch trong các ống nghiệm và trả lời câu hỏi:

1. Nhận xét sự thay đổi màu của dung dịch trong các ống nghiệm

2. So sánh tính oxi hóa của Cl₂, Br₂, I₂

3. Hãy chọn một thuốc thử để chứng tỏ có sự tạo thành I₂ khi cho nước chlorine (hoặc nước bromine) tác dụng với dung dịch sodium iodine

Lời giải:

1.

- Khi cho nước Cl₂ vào dung dịch NaBr: dung dịch chuyển từ không màu thành màu vàng

- Khí cho nước Cl₂ vào dung dịch NaI: dung dịch chuyển từ không màu thành màu vàng nâu

- Khi cho nước Br₂ (màu vàng) vào dung dịch NaI: dung dịch chuyển từ không màu thành màu vàng nâu

2. Tính oxi hóa của Clo mạnh hơn Brom nên Clo có thể đẩy ion Br^– ra khỏi dung dịch muối.

Tính oxi hóa của Brom mạnh hơn Iot nên Brom có thể đẩy ion I^– ra khỏi dung dịch muối.

⇒ Tính oxi hóa của Cl₂ > Br₂ > I₂.

3.

- Sử dụng thuốc thử là hồ tinh bột để chứng tỏ có sự tạo thành I₂

=> Hiện tượng quan sát được: dung dịch màu vàng chuyển sang màu xanh tím

Câu 4: Viết phương trình hóa học minh họa tính oxi hóa giảm dần trong dãy Cl₂, Br₂, I₂.

Lời giải:

Phương trình minh họa tính oxi hóa giảm dần trong dãy Cl₂, Br₂, I₂ là:

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Br₂ + 2NaI →  2NaBr + I₂

V. Điều chế chlorine

Trả lời câu hỏi trang 111 SGK Hóa học 10

Câu hỏi: Khi sản xuất chlorine trong công nghiệp, NaOH và H₂­ được tạo thành ở cực âm. Còn Cl₂ được tạo thành ở cực dương. Tại sao cần sử dụng màng ngăn xốp để ngăn cách hai điện cực?

Lời giải:

Nếu không có màng ngăn thì các chất ở cực dương và cực âm sẽ tác dụng với nhau tạo chất khác.

Ví dụ: H₂ + Cl₂ → HCl

>>> Xem toàn bộ: Soạn Hóa 10 Kết nối tri thức

-----------------------------

Trên đây Toploigiai đã cùng các bạn Soạn Hóa 10 Bài 21: Nhóm halogen trong bộ SGK Kết nối tri thức theo chương trình sách mới. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này. Top lời giải đã có đầy đủ các bài soạn cho các môn học trong các bộ sách mới Cánh Diều, Chân trời sáng tạo, Kết nối tri thức. Mời các bạn hãy click ngay vào trang chủ Top lời giải để tham khảo và chuẩn bị bài cho năm học mới nhé. Chúc các bạn học tốt!