So sánh ái lực trên nhóm thế ỏt

Hướng dẫn: Các tinh thể hiđrat Cl2.8H2 O là những hợp chất bao. Các hidrat đó được hình thành ở nhiệt độ thấp và ở áp suất cao khi bão hòa khí clo. Trong tinh thể nước đá có những khoảng trống được hình thành khi các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kết Hidro, ở áp suất cao các nguyên tử khí đã thâm nhập vào các khoảng trống đó, các nguyên tử khí tương tác với các phân tử nước nhờ có lực khuếch tán, lực này không đủ để hình thành hợp chất phức (một loại hợp chất hóa học), do đó Cl2.8H2 O không phải là loại hợp chất hóa học thực sự. 9.Hãy so sánh các đại lượng: Ái lực electron, năng lượng liên kết, năng lượng hiđrat hóa, thế tiêu chuẩn của Clo và Flo từ đó giải thích: a) Tại sao khả năng phản ứng của Flo lại lớn hơn Clo? b) Tại sao trong dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo Hướng dẫn: So sánh: F2Cl 2 Năng lượng liên kết X2 (Kcal/mol)3759 Ái lực electron X + e → X-(Kcal/nguyên tử g)7983 Năng lượng hiđrat hóa của X- (Kcal/mol)12190 Thế tiêu chuẩn E0X2 /2X-(Von)2.871,36 Ta thấy rằng năng lượng liên kết và ái lực electron của Flo bé hơn Clo; năng lượng hidrat lớn và thế tiêu chuẩn của Flo lớn hơn Clo. a)Mặc dù có ái lực electron thấp hơn (có tính oxi hóa kém hơn) nhưng năng lượng liên kết trong phâ tử Flo thấp hơn do đó khả năng phản ứng của Flo cao hơn Clo. b)Quá trình chuyển X2 → 2X-ở trong dung dịch phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử(năng lượng liên kết). - Ái lực electron để biến nguyên tử thành X-.

- Năng lượng hiđrat hóa của anion X-. Với Flo, mặc dù năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử và ái lực electron bé hơn Clo, nhưng năng lượng hiđrat hóa của Ion F-lại lớn hơn nhiều so với ion Cl-, do đó trong dung dịch nước, Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo. 10.Lấy ví dụ để chứng minh rằng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử của các halogen thì tính dương điện lại tăng? Hướng dẫn: Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron tăng. Không tồn tại ion Flo dương. Các halogen còn lại có số oxi hóa dương. Iot có khả năng tạo ra ion I+(trong các hợp chất như ICl trong dung dịch H2SO4đặc hoặc oleum, ICN, IClO4,ICH3 COO) hoặc tạo cation 3+ trong IPO4, I(CH3COO) 3 II.1.2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 11.Bằng phản ứng với hidro hãy chứng minh rằng tính oxi hóa của các halogen giảm dần từ Flo đến Iot.

Recently submitted questions

Các electron s và p ngoài cùng quyết định phần lớn tính chất hoá học; chúng là những electron hoá trị của những nguyên tố đại biểu. Các orbital d và f thì được chôn sâu bên trong hơn, và sự chiếm giữ ở những mức năng lượng này trong những kim loại chuyển tiếp và kim loại chuyển tiếp trong (lantanoit, actinoit) có ít ảnh hưởng hơn đến ứng xử hoá học của chúng. Dù sao, những electron d có ảnh hưởng đến hoá tính của những kim lại chuyển tiếp, và các orbital ngoài cùng d, s, và p được coi là những orbital hoá trị trong nguyên tử của những nguyên tố này. GIÁO Trình HÓA ĐẠI CƯƠNG (CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẤU TẠO CHẤT LÝ THUYẾT CÁC QUÁ Trình HÓA HỌC) NGUYỄN VĂN ĐÁNG ĐHSP ĐÀ NẴNG 2011

  • TÊN GỌI CỦA PHỨC CHẤT - Use it well my chemistry-ers
  • Newton 2 - Hóa học hữu cơ
  • Amino acid + protein sdinh lương
  • ĐỀ THI NGÀY THỨ NHẤT - Đề thi hsg qg ngày 1 năm 2021
  • FULL-TÀI-LIỆU-HOÁ-HỌC-LỚP-12 (1)
  • Bai tap tong hop hidrocacbonco dap an rat hay
  • 03-GIAO Trinh MON LSD Khong Chuyen

Preview text

HỆ THỐNG BÀI TẬP LÝ THUYẾT VỀ NHÓM HALOGEN

II. ĐƠN CHẤT HALOGEN

II.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÝ

  1. Trình bày đặc điểm cấu trúc nguyên tử của halogen (bán kính nguyên tử, cấu trúc electron năng lượng ion hóa, ái lực electron). Từ đặc điểm đó hãy cho biết trong hai khuynh hướng phản ứng (oxi hóa – khử) của các halogen thì khuynh hướng nào là chủ yếu? Hướng dẫn: Đặc điểm cấu trúc nguyên tử của halogen:
  2. Bán kính nguyên tử: nhỏ hơn so với các nguyên tố kim loại và phi kim khác cùng chu kì. Từ Flo đến Iot, bán kính nguyên tử tăng
  3. Cấu trúc electron: Có 7 e lớp ngoài cùng, trạng thái cơ bản: ns 2 np 5 , có 1 e độc thân ⇅ ⇅ ⇅ ↑ Trạng thái kích thích Clo, Br, I có 3, 5, 7 e độc thân
  4. Năng lượng Ion hóa: Năng lượng ion hóa thứ nhất của Flo rất cao17,418 eV Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron tăng, do đó đến Iot có khả năng tạo ra ion I+ (trong các hợp chất như ICl trong dung dịch H 2 SO 4 đặc hoặc oleum, ICN, IClO4, ICH 3 COO) hoặc tạo cation 3+ trong IPO4, I(CH 3 COO) 3
    • Ái lực electron: lớn, giảm dần từ Flo đến Iot → Khuynh hướng oxi hóa là chủ yếu vì trong nguyên tử có một electron độc thân (chưa ghép đôi) ở obitan np ở trạng thái cơ bản nên dễ dàng kết hợp thêm 1 electron.
  5. Dựa vào thuyết liên kết hóa trị hãy cho biết: a) Các số oxi hóa của các halogen trong hợp chất. b) Tại sao phân tử của các halogen đều cấu tạo từ hai nguyên tử? Hướng dẫn: a) Từ cấu hình electron các số oxi hóa của các halogen trong hợp chất (trừ Flo) là: -1, +1, +3, +5, +7. Giải thích: các mức +3, +5, +7 bằng sự kích thích electron chuyển từ obitan ns và np sang nd tạo 3, 5, 7 e độc thân. Khi tạo liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn các halogen đó có số oxi hóa dương. b) Vì mỗi nguyên tử có 7 e lớp ngoài cùng, so khí hiếm thiếu 1 electron, trong đó chỉ có một electron không ghép đôi ở obitan np → hai electron không ghép đôi ở hai nguyên tử

ghép lại với nhau tạo thành phân tử hai nguyên tử → mỗi nguyên tử đều đạt cấu hình bền như khí hiếm gần nhất. 3. Tại sao Flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương trong các hợp chất hóa học? Tại sao với Clo, Brom, Iot thì mức oxi hóa chẵn không phải là mức đặc trưng? Hướng dẫn: Trong nguyên tử của các Halogen có một electron không ghép đôi, nên trừ Flo, chúng đều có khả năng tạo ra mức oxi hóa +1 khi chúng liên kết với một nguyên tố khác có độ âm điện lớn hơn (ví dụ với Oxi) Nguyên tử của Clo (hoặc Brom, Iot) còn có những obitan chưa được lấp đầy, do đó có thể xảy ra các quá trình kích thích electron như sau:

s p d

s p d

s p d

s p d

Kết quả tạo ra 3, 5, 7 electron không ghép đôi ứng với các trạng thái hóa trị 3, 5, 7 của halogen. Quá trình kích thích đó xảy ra dưới ảnh hưởng của những nguyên tử có độ điện âm mạnh hơn. Lớp ngoài cùng của nguyên tử Flo không có obitan d, muốn tạo ra trạng thái hóa trị lớn hơn 1 ở Flo, phải kích thích electron từ obitan 2p sang lớp thứ 3, không có nguyên tố nào có độ điện âm lớn hơn Flo để cung cấp năng lượng đủ thực hiện quá trình kích thích trên, do đó với Flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương và chỉ có thể có hóa trị một. Ngoài ra cũng cần chú ý rằng nếu trong nguyên tử, chẳng hạn có 5 electron không cặp đôi tham gia hình thành 4 liên kết, trong nguyên tử còn lại một electron không cặp đôi, điều đó gây ra khả năng phản ứng rất mạnh của phân tử được tạo ra, nên chúng là những hợp chất kém bền. Chẳng hạn ClO 2 là hợp chất có số lẻ electron.

Cl O

O

Là hợp chất chưa bão hòa hóa trị, do đó có khuynh hướng kết hợp hoặc nhường một electron:

Hướng dẫn: Trong phân tử hai nguyên tử của các halogen, độ bền nhiệt của phân tử liên quan đến năng lượng liên kết X-X trong phân tử: Xem cách giải thích ở bài 4. 6. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen có các giá trị sau: F 2 Cl 2 Br 2 I 2 Tnc(o C): -223 -101 -7,2 113, Ts(o C): -187 -34,1 38,2 184, Nhận xét và giải thích? Hướng dẫn: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen tăng. Tính chất đó phụ thuộc vào tương tác khuếch tán giữa các phân tử. Ở trạng thái lỏng và rắn, các phân tử halogen tương tác với nhau bằng lực VanderWaals. Vì phân tử các halogen không có cực nên tương tác đó phụ thuộc vào tương tác khuếch tán, năng lượng tương tác này càng lớn khi độ phân cực của phân tử càng lớn. Vì khả năng bị cực hóa của các phân tử phụ thuộc vào bán kính nguyên tử, nên từ F đến I, bán kính nguyên tử tăng, độ phân cực tăng do đó tương tác khuếch tán tăng làm cho nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen tăng. 7. a) Tại sao các halogen không tan trong nước nhưng tan trong benzen? b) Tại sao Iot tan ít trong nước nhưng lại tan trong dung dịch kali iođua? Hướng dẫn: a) Các chất có xu hướng tan nhiều trong chất lỏng giống với chúng. Các halogen là những chất không cực nên ít tan trong dung môi có cực (ví dụ: H 2 O) và tan nhiều trong dung môi không cực. b) Trường hợp Iot tan nhiều trong dung dịch KI vì tạo ra Ion I3- theo phản ứng: I 2 + I- → I3- 8. Giải thích nguyên nhân hình thành các tinh thể hiđrat Cl 2 .8H 2 O. hidrat đó có phải là chất hóa học không? Hướng dẫn: Các tinh thể hiđrat Cl 2 .8H 2 O là những hợp chất bao. Các hidrat đó được hình thành ở nhiệt độ thấp và ở áp suất cao khi bão hòa khí clo. Trong tinh thể nước đá có những khoảng trống được hình thành khi các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kết Hidro, ở áp suất cao các nguyên tử khí đã thâm nhập vào các khoảng trống đó, các nguyên tử khí tương tác với các phân tử nước nhờ có lực khuếch tán, lực này không đủ để hình thành hợp chất phức (một loại hợp chất hóa học), do đó Cl 2 .8H 2 O không phải là loại hợp chất hóa học thực sự.

  1. Hãy so sánh các đại lượng: Ái lực electron, năng lượng liên kết, năng lượng hiđrat hóa, thế tiêu chuẩn của Clo và Flo từ đó giải thích: a) Tại sao khả năng phản ứng của Flo lại lớn hơn Clo? b) Tại sao trong dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo Hướng dẫn: So sánh: F 2 Cl 2 Năng lượng liên kết X 2 (Kcal/mol) 37 59 Ái lực electron X + e → X- (Kcal/nguyên tử g) 79 83 Năng lượng hiđrat hóa của X- (Kcal/mol) 121 90 Thế tiêu chuẩn E 0 X 2 /2X- (Von) 2 1, Ta thấy rằng năng lượng liên kết và ái lực electron của Flo bé hơn Clo; năng lượng hidrat lớn và thế tiêu chuẩn của Flo lớn hơn Clo. a) Mặc dù có ái lực electron thấp hơn (có tính oxi hóa kém hơn) nhưng năng lượng liên kết trong phâ tử Flo thấp hơn do đó khả năng phản ứng của Flo cao hơn Clo. b) Quá trình chuyển X 2 → 2X- ở trong dung dịch phụ thuộc vào các yếu tố sau:
  2. Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử(năng lượng liên kết).
  3. Ái lực electron để biến nguyên tử thành X-.
  4. Năng lượng hiđrat hóa của anion X-. Với Flo, mặc dù năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử và ái lực electron bé hơn Clo, nhưng năng lượng hiđrat hóa của Ion F- lại lớn hơn nhiều so với ion Cl- , do đó trong dung dịch nước, Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo.
  5. Lấy ví dụ để chứng minh rằng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử của các halogen thì tính dương điện lại tăng? Hướng dẫn: Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron tăng. Không tồn tại ion Flo dương. Các halogen còn lại có số oxi hóa dương. Iot có khả năng tạo ra ion I+ (trong các hợp chất như ICl trong dung dịch H 2 SO 4 đặc hoặc oleum, ICN, IClO4, ICH 3 COO) hoặc tạo cation 3+ trong IPO4, I(CH 3 COO) 3

II.1. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

  1. Bằng phản ứng với hidro hãy chứng minh rằng tính oxi hóa của các halogen giảm dần từ Flo đến Iot. Hướng dẫn: Dựa vào điều kiện phản ứng và nhiệt tạo thành của phản ứng khi cho H 2 phản ứng với halogen để chứng minh.
  1. Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả năng phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc của chất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với các kim loại trên tạo ra bám chắc vào bề mặt chất rắn tương tác thì nó sẽ ngăn cản phản ứng tiếp diễn. 14. Tìm dẫn chứng để chứng minh rằng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử trong nhóm halogen thì tính khử tăng. Hướng dẫn: Flo không thể hiện tính khử Cl 2 + F 2 → 2ClF 5Cl 2 + Br 2 + 6H 2 O → 2HBrO 3 + 10HCl Iot khử được Clo và Brom phản ứng tương tự 15. Viết phương trình phản ứng khi cho dung dịch nước Clo tác dụng với dung dịch NaOH, dung dịch KI, dung dịch Natri Thiosunfat. Hướng dẫn: Clo tác dụng với KI tạo ra I 2 cho dung dịch màu nâu, sau đó Clo dư tác dụng với I 2 tạo ra IO3- làm cho dung dịch mất màu. Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl 5Cl 2 + I 2 + 6H 2 O → 2HIO 3 + 10HCl Cl 2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H 2 O 4Cl2 bão hòa + Na 2 S 2 O 3 + 5H 2 O → Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 + 8 HCl (Tương tự với Brom) 16. a) Cho các Halogen Cl 2 , Br 2 , I 2 tác dụng với nước, với dung dịch KOH có những phương trình phản ứng nào xảy ra. b)Khi cho Cl 2 tác dụng với dung dịch KOH loãng sau đó đun nóng dung dịch từ từ lên 7000 C người ta thu được chất gì? Viết các phương trình phản ứng. Hướng dẫn a) Các Halogen tác dụng với H 2 O (xem bài 12). Khi cho các Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng tạo ra Hipohalogenit (XO-), nhưng trong môi trường kiềm các Hipohalogenit bị phân hủy theo phản ứng: 3XO- ⇌ 2X- + XO3- (X = Cl, Br, I). Sự phân hủy đó phụ thuộc vào bản chất của các Halogen và nhiệt độ. ClO-: phân hủy chậm ở nhiệt độ thường, nhanh khi đun nóng. BrO-: phân hủy chậm ở nhiệt độ thấp, nhanh ở nhiệt độ thường. IO-: phân hủy ở tất cả các nhiệt độ.

Như vậy quá trình phân hủy đó tăng khi nhiệt độ tăng; từ Clo đến Iot quá trình phân hủy tăng. Do đó, khi cho các Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng xảy ra theo các phương trình: Cl 2 + 2KOH KCl + KClO + H 2 O 3Cl 2 + 6KOH 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O 3Br 2 + 6KOH 5KBr + KBrO 3 + 3H 2 O 3I 2 + 6KOH → 5KI +KIO 3 + 3H 2 O b) Khi cho Cl 2 tác dụng với dung dịch KOH loãng ở nhiệt độ thường tạo ra KClO, khi đun nóng lên 70oC, KClO phân hủy thành KClO 3 và KCl, đến 100 0 C còn hỗn hợp muối rắn gồm KClO 3 và KCl, đến 400 0 C KClO 3 phân hủy tạo ra KClO 4 và KCl, khi đun nóng cao hơn nữa KClO 4 phân hủy thành KCl và O 2. 17. Dung dịch A gồm hai muối: Na 2 SO 3 và Na 2 S 2 O 3. Lấy V ml dung dịch A trộn với lượng dư khí Cl 2 rồi cho sản phẩm thu được tác dụng với BaCl 2 dư thì thu được kết tủa. Lấy V ml dung dịch trên nhỏ vài giọt hồ tinh bột rồi đem chuẩn độ bằng iot thì đến khi dung dịch bắt đầu xuất hiện màu xanh chàm. Cho V ml dung dịch A tác dụng với dung dịch HCl dư thu được kết tủa. Viết phương trình phản ứng xảy ra.

Hướng dẫn:

Phản ứng: Na 2 S 2 O 3 + 4Cl 2 + 5H 2 O → 2NaHSO 4 + 8HCl

Na 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O → Na 2 SO 4 + 2HCl

NaHSO 4 + BaCl 2 → NaCl + HCl + BaSO 4.

Na 2 SO 4 + BaCl 2 → NaCl + BaSO 4.

I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → Na 2 S 2 O 6 + 2NaI

Na 2 S 2 O 3 + 2HCl → 2NaCl + SO 2 + S + H 2 O

II.1. ĐIỀU CHẾ

  1. Khi thực hành, một học sinh lắp dụng cụ điều chế khí Cl 2 như hình vẽ sau:

t 0 thường

t 0 thường

700 C

Dung dịch NaCl bão hòa để hấp thụ HCl do HCl tan tốt trong nước, hòa tan NaCl vào để giảm độ tan của Cl 2 trong nước do có cân bằng: Cl 2 + H 2 O H+ + Cl- + HClO NaCl → Na+ + Cl-. Thêm Cl- cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch để giảm độ tan của Cl 2. 20. a) Bằng cách nào có thể thu được Flo từ HF? b) Tại sao không thể điều chế Flo bằng phương pháp điện phân dung dịch nước có chứa ion Florua? c) Flo là chất oxi hóa mạnh nhưng tại sao khi điều chế Flo bằng phương pháp điện phân thì thùng điện phân và cực âm lại làm bằng đồng hoặc bằng thép? Hướng dẫn: a) Điện phân hỗn hợp lỏng gồm KF và HF thu được H 2 , F 2 b) Vì rằng thế điện cực của Flo rất lớn, Flo tác dụng với nước rất mạnh nên không thể điều chế Flo bằng phương pháp điện phân dung dịch nước có chứa Ion Florua, mà phải điện phân một hỗn hợp nóng chảy gồm KF và HF. c) Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả năng phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc của chất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với đồng hoặc thép tạo ra bám chắc vào bề mặt chất rắn nên nó sẽ ngăn cản phản ứng tiếp diễn. 21. Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế Clo bằng phương pháp cho KMnO 4 tác dụng với HCl. a) Tại sao không thể dùng phương pháp đó để điều chế Flo? b) Có thể điều chế Brom và Iot bằng phương pháp đó được không? c) Có thể thay KMnO 4 bằng MnO 2 Hoặc K 2 Cr 2 O 7 được không? Hướng dẫn: So sánh thế điện cực chuẩn: a) Flo có tính oxi hóa mạnh hơn KMnO 4. b) KMnO 4 có tính oxi hóa mạnh hơn Br 2 và I 2 nên có thể oxi hóa Br 2 và I 2 tạo ra BrO3- và IO3-. c) Có thể thay KMnO 4 bằng MnO 2 hoặc K 2 Cr 2 O 7 nhưng phải dùng HCl đặc và phải đun nóng dùng thế điện cực tương đương nhau. (E 0 Cl 2 /2Cl-=1,36V; E 0 Cr 2 O72-/Cr3+ trong môi trường axit là 1,36V). II. HỢP CHẤT HALOGEN II.2- HỢP CHẤT VỚI HIDRO, HALOGENUA

  1. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các hidro halogenua thay đổi như thế nào? Giải thích nguyên nhân. Hướng dẫn: Từ HF đến HCl: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm. Từ HCl đến HI nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng. Các hidro halogenua tương tác với nhau bằng lực tương tác giữa các phân tử gồm lực định hướng, lực khuếch tán và lực cảm ứng. Nhưng năng lượng tương tác cảm ứng thường rất bé so với năng lượng tương tác định hướng và tương tác khuếch tán, do đó ảnh hưởng của tương tác cảm ứng đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi có thể bỏ qua. Năng lượng tương tác định hướng giảm từ HF đến HI do độ phân cực của phân tử giảm. Năng lượng tương tác khuếch tán tăng lên trong dãy do sự tăng bán kính nguyên tử của các halogen và sự giảm độ phân cực của liên kết trong phân tử. Từ HF đến HCl, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm do giữa các phân tử HF phát sinh được liên kết Hidro, đồng thời năng lượng tổng quát của tương tác giữa các phân tử giảm do tương tác định hướng giảm. Từ HCl đến HI năng lượng tương tác khuếch tán chiếm ưu thế so với tương tác định hướng vì vậy nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng. GV có thể cho số liệu hoặc cho HS tra bảng số liệu về nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cho HS nhận xét quy luật biến đổi và yêu cầu giải thích: HF HCl HBr HI t 0 nóng chảy ( 0 C) -83 -114,2 -88 -50, t 0 sôi ( 0 C) 19,5 -84,9 -66,7 -35,
  2. Độ bền đối với nhiệt từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Có phù hợp với sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi không? Hướng dẫn: Độ dài liên kết HX, năng lượng liên kết và độ bền đối với nhiệt trong dãy từ HF đến HI có các giá trị sau: HF HCl HBr HI Độ dài liên kết HX (Ǻ) 1,02 1,28 1,41 1, Năng lượng liên kết HX (Kcal/mol) 135 103 87 71 Phân hủy ở 1000 0 C (%) Không 0,014 0,5 33 Trong dãy đó, độ bền đối với nhiệt giảm do độ dài liên kết tăng và năng lượng liên kết giảm. Độ bền đối với nhiệt chỉ phụ thuộc vào năng lượng liên kết của phân tử, còn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào năng lượng tương tác giữa các phân tử.
  3. a) Hỗn hợp đẳng phí (hay hỗn hợp đồng sôi) là gì? b) Tại sao dung dịch HCl nồng độ lớn hơn 20% lại có hiện tượng bốc khói trong không khí, nhưng dung dịch có nồng độ bé hơn 20% lại không có hiện tượng đó?
  4. a) Tại sao axit HF lại là axit yếu trong đó các axit HX của các halogen còn lại là axit mạnh? b) Tại sao axit HF lại tạo ra muối axit còn các axit HX khác không có khả năng đó? Hướng dẫn: a) Một phần vì năng lượng liên kết HF rất lớn, một phần khác vì khi hòa tan trong nước xảy ra quá trình Ion hóa tạo ra H 3 O+ và F-, sau đó Ion F- lại tương tác với phân tử HF tạo ra ion phức HF2-: HF + H 2 O ⇌ H 3 O+ + F- HF + F- ⇌ HF2- Hoặc ở dạng tổng quát: 2HF + H 2 O ⇌ H 3 O+ + HF2- Do một phần phân tử HF liên kết tạo ra HF2- nên hàm lượng tương đối của Ion H 3 O+ không lớn, vì vậy dung dịch axit Flohidric có tính axit yếu (K= 7-4). Các axit HX khác không có khả năng đó vì không có quá trình trên, năng lượng liên kết nhỏ hơn, bán kính của X lớn hơn. Chúng là các axit mạnh. b) Vì nguyên nhân trên nên trong dung dịch axit Flohidric có các Ion dạng H 2 F3-, H 3 F4-, H 4 F5-.... Khi trung hòa tạo ra các muối axit như K[HF 2 ] (Tnc= 239 0 C); K[H 2 F 3 ] (Tnc= 62 0 C); K[H 3 F 4 ] (Tnc=60 0 C); K[H 4 F 5 ] (Tnc= 73 0 C).
  5. a) Tính axit trong dãy từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Giải thích nguyên nhân? b) Vai trò của HI trong các phản ứng sau đây có giống nhau không? 2FeCl 3 +2HI → 2FeCl 2 + I 2 +2HCl (1) Zn+2HI → ZnI 2 + H 2  (2) Hướng dẫn: a) Độ điện li α của các dung dịch axit halogen hiđric HX 0,1N. HF HCl HBr HI (%) 9 92,6 93,5 95 độ mạnh của axit tăng từ HF đến HI do độ dài liên kết tăng (xem bài số 23). Axit Flohidric là một axit yếu (xem bài 26) b) Vai trò của HI trong hai phản ứng đó khác nhau: Ở (1) Khử, ở (2) oxi hóa
  6. a) Tại sao khi cho HCl tác dụng với Sắt hoặc Crom lại tạo ra FeCl 2 , CrCl 2 mà không phải là FeCl 3 , CrCl 3? b) Với axit HBr, HI phản ứng có tương tự như thế không?

Hướng dẫn: Dựa vào thế điện cực để giải thích. HBr, HI tương tự 2H+/H2 Fe2+/Fe Fe3+/Fe Cr2+/Cr Cr3+/Cr Thế điện cực chuẩn(V) 0 -0,44 -0,03667 -0,9 -0, 29. a) Trong các muối Kali halogenua muối nào có thể phản ứng được với FeCl 3 để tạo nên FeCl 2? b) Cho kết luận về tính khử của các halogenhidric? Hướng dẫn: a) Chỉ có KI là có thể phản ứng được với FeCl 3 (dựa vào thế điện cực để giải thích). Thế điện cực của các cặp X 2 / X – (X: Cl, Br, I) lần lượt là 1,36V; 1,07V; 0,54V E 0 (Fe3+/Fe2+) = 0,77V > 0,54V → Tính ∆ E0 phản ứng>0... b) Tính khử của các halogenhidric tăng dần từ HF đến HI 30. a) Viết các phương trình phản ứng khi cho H 2 SO 4 đặc tác dụng với hỗn hợp CaF 2 , SiO 2. Ứng dụng của phản ứng? b) Nếu thay CaF 2 bằng CaCl 2 phản ứng có xảy ra như thế không? Hướng dẫn: a) Axit Sunfuric tác dụng với Canxi Florua tạo ra axit Flohidric, là axit duy nhất tác dụng được với Silic đioxit. SiO 2 + 4HF = 2H 2 O+ SiF 4 Sau đó silic tetraflorua tác dụng với HF dư tạo ra axit Hecxa flosilixic H 2 SiF 3 tan trong nước: SiF 4 + 2HF = H 2 SiF 3 Axit Clohidric không có khả năng ăn mòn được thủy tinh. b) Không 31. a) Hãy giải thích tại sao HF chỉ được phép đựng trong các bình bằng nhựa. b) Phản ứng xảy ra có khác nhau không khi cho thủy tinh tác dụng với HF và với HCl? Hướng dẫn: a) Vì có phản ứng như bài 30 b) Trong cả hai trường hợp sản phẩm tạo ra đều như nhau: Na 2 O.CaO 2 + 14H 2 F 2 → Na 2 SiF 6 + CaSiF 6 + 4SiF 4 + 14 H 2 O. Tuy nhiên khi thủy tinh bị dung dịch axit Flohiđric ăn mòn thì sản phẩm phản ứng sẽ chuyển vào dung dịch và bề mặt bị ăn mòn sẽ trở nên trong suốt.

Hướng dẫn: a) Điều chế hidro clorua bằng cách cho NaCl tác dụng với H 2 SO 4 đặc, đun nóng: NaCl + H 2 SO 4 → NaHSO 4 + HCl↑ NaCl + NaHSO 4 → Na 2 SO 4 + HCl↑ Phản ứng thứ nhất xảy ra ở mức độ đáng kể ngay ở nhiệt độ thường và khi đun nóng đến 2500 C thì thực tế xảy ra hoàn toàn. Phản ứng thứ hai xảy ra ở nhiệt độ cao hơn khoảng 400-500 0 C. b) HF, HCl là những khí dễ tan trong nước do đó phải dùng muối khan và axit H2SO đặc để tránh sự hòa tan của các khí. Khi dùng H 2 SO 4 loãng và NaCl loãng phản ứng sẽ không tạo ra hidroclorua vì phần lớn cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra H 2 SO 4 ít phân li hơn HCl. Nhưng nếu dùng dung dịch NaCl đậm đặc và H 2 SO 4 đặc thì khi đun nóng, cân bằng có thể chuyển dịch sang phải vì HCl dễ bay hơi hơn. c) Phương pháp trên có thể dùng để điều chế HF nhưng không thể vận dụng cho HBr và HI vì chúng đều là chất khử mạnh. 2HBr + H 2 SO 4 → Br 2 + SO 2 + 2H 2 O 8HI + H 2 SO 4 → 4I 2 + H 2 S + 4H 2 O 35. a) Trong công nghiệp, axit HCl được điều chế bằng phương pháp nào? b) Phương pháp đó dựa trên những nguyên tắc nào? c) Có thể vận dụng phương pháp đó cho các axit halogen hiđric khác được không? Lí do? Hướng dẫn: a) Ngoài phương pháp trên (bài tập 34) hiện nay trong công nghiệp chủ yếu dùng phương pháp tổng hợp để điều chế hidro clorua, sau đó cho hấp thụ nước tạo ra axit Clohidric: H 2 +Cl 2 → 2HCl ∆H= - 44 Kcal/mol b) Phương pháp đó dựa trên cơ sở phản ứng dây chuyền. Phản ứng trên xảy ra rất chậm ở nhiệt độ thường, nhưng khi đun nóng mạnh hoặc có tia lửa điện, hoặc chiếu băng tia tử ngoại thì phản ứng xảy ra mãnh liệt. Trước hết nhờ năng lượng hớ của tia tử ngoại (hoặc đốt nóng), phân tử Clo phân li thành nguyên tử sau đó các nguyên tử này tác dụng với phân tử Hidro tạo thành HCl và nguyên tử Hidro. Nguyên tử Hidro này lại tác dụng với phân tử Cl 2 tạo thành HCl và nguyên tử Clo... Cl 2 + hγ → Cl + Cl (kích thích ban đầu) Cl + H 2 → HCl + H

H + Cl 2 → HCl + Cl Cl + H 2 → HCl + H ... Do đó tạo ra một dãy phản ứng kế tiếp nhau và cứ một phân tử kích thích ban đầu có thể tạo ra hàng trăm ngàn phân tử HCl khác. c) Phương pháp đó không thể vận dụng để điều chế các axit halogen hidric khác được; với HF phản ứng xảy ra quá mãnh liệt; với HBr và HI cho hiệu suất thấp. Điều đó có thể thấy rõ khi so sánh nhiệt hình thành ∆H của các hidro halogenua: HF HCl HBr HI ∆H(Kcal/mol) -128 -44 -24 +12. 36. Trong các hình vẽ sau, xác định hình vẽ đúng nhất mô tả cách thu khí hidro clorua trong phòng thí nghiệm.

Phân tích Bài này giúp HS nhớ lại kĩ năng thực hành điều chế khí HCl trong phòng thí nghiệm. Để thu được khí HCl thì ta làm như thế nào? HS quan sát 4 hình vẽ, sau đó phân tích rằng khí HCl là một chất khí nặng hơn không khí, dễ tan trong nước. Do đó hình vẽ số 2, 3, 4 là không thể được. Vậy kết quả là hình 1. 37. Hãy giải thích tại sao PbI 2 ( chất rắn màu vàng) tan dễ dàng trong nước nóng, và khi để nguội lại kết tủa dưới dạng kim tuyến óng ánh? Hướng dẫn: PbI 2 dễ tan trong nước nóng vì quá trình hòa tan PbI 2 thu nhiệt lớn: PbI 2  Pb2+ + 2I-  H > 0

Còn khi để nguội thì xảy ra quá trình ngược lại, tỏa nhiệt (  H < 0).

F Xe F

F

F

..

..

..

..

..

:.. :

:

: :

:

O Xe O

O..

..

..

..

:.. :

: :

F Xe F

..

..

..

: .. :

..

..

..

..

.. ..

XeF 2 : thẳng; 180o XeF 4 : vuông phẳng; 90o XeO 3 : tháp tam giác; ~ 107 o XeF 2 không phân cực. Cả hai lưỡng cực liên kết Xe – F có cùng độ lớn; chúng bù trừ lẫn nhau vì phân tử là thẳng. XeF 4 không phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe – F có cùng độ lớn, chúng bù trừ lẫn nhau vì phân tử là vuông phẳng. XeO 3 phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe – O có cùng độ lớn và dạng hình học phẳng dẫn đến một lưỡng cực thực sự. Xe có điện tích hình thức dương trong mọi hợp chất trên. Vì vậy chúng là những chất oxi hóa rất hoạt động 41. Viết công thức Lewis, kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoán cấu trúc hình học các phân tử và ion sau: XeO 2 F 4 , ICl4+, PCl 4  Hướng dẫn:

Phân tử Công thức VSEPR

Đa diện phối trí

Hình học phân tử

Công thức Lewis

XeO 2 F 4 XeO 2 F 4 E 0 Bát diện Bát diện

Xe

O

O

F

F

F F

ICl4+ ICl4+E 1 Lưỡng tháp tam giác

Bập bênh I

Cl Cl Cl Cl

PCl 4  PCl 4 E 1 Lưỡng tháp tam giác

Bập bênh P

Cl Cl Cl Cl

_

  1. Cho biết kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoán cấu trúc hình học các phân tử và ion sau: SOF 4 , TeCl 4 , BrF 3 , I3-, ICl4-?

Hướng dẫn:

Phân tử Lai hóa Hình học phân tử SOF 4 sp 3 d lưỡng tháp tam giác TeCl 4 sp 3 d tháp vuông BrF 3 sp 3 d hình chữ T I-3 sp 3 d thẳng ICl4- IX 4 E 2 sp 3 d 2 vuông phẳng 43. Trích đ ề chọn đội dự tuyển olympic Quốc tế 2006 Trong số các cacbonyl halogenua COX 2 người ta chỉ điều chế được 3 chất: cacbonyl florua COF 2 , cacbonyl clorua COCl 2 và cacbonyl bromua COBr 2. a) Vì sao không có hợp chất cacbonyl iođua COI 2? b) So sánh góc liên kết ở các phân tử cacbonyl halogenua đã biết. c) So sánh nhiệt tạo thành tiêu chuẩn H0hth của COF 2 (khí) và COCl 2 (khí). d) Sục khí COCl 2 từ từ qua dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường. Viết phương trình phản ứng xảy ra (nếu có).

Hướng dẫn: a). Ở phân tử COX 2 , sự tăng kích thước và giảm độ âm điện của X làm giảm độ bền của liên kết C–X và làm tăng lực đẩy nội phân tử. Vì lí do này mà phân tử COI 2 rất không bền vững và không tồn tại được. b). Phân tử COX 2 phẳng, nguyên tử trung tâm C ở trạng thái lai hoá sp 2. X O = C X Góc OCX > 120o còn góc XCX < 120o vì liên kết C=O là liên kết đôi, còn liên kết C-X là liên kết đơn. Khi độ âm điện của X tăng thì cặp electron liên kết bị hút mạnh về phía X. Do đó góc XCX giảm, góc OCX tăng. c). C (tc) + 1/2 O 2 (k) + X 2 (k) O = CX 2 (k)

Hth (C)tc -1 /2E (O=O) -E (X–X) E (C=O) + 2E (C–X) C (k) + O (k) + 2X (k) Hhth (COX 2 )k = Hth (C)tc – 1/2 E (O=O) – E (X–X) + E (C=O) + 2E (C–X) Hhth (COF 2 )k – Hhth (COCl 2 )k = E (Cl–Cl) – E (F–F) + 2E (C–F) – 2E (C–Cl)