Các nguyên tố halogen không có ở trạng thái tự do trong thiên nhiên do nguyên tử của các nguyên tố này hoạt động này hoạt động hóa học rất mạnh. CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Kim loại nào sau đây tác dụng với dung dịch HCl loãng và tác dụng với khí Cl2 cho cùng loại muối clorua kim loại? A. Fe. B. Zn. C. Cu. D. Ag. Xem đáp án » 20/03/2020 44,423
Cho một lượng đơn chất halogen tác dụng với Mg thu được 19g magie halogenua. Cũng lượng đơn chất halogen đó tác dụng với nhôm tạo 17,8g nhôm halogen. Xác định tên và khối lượng đơn chất halogen nói trên. Xem đáp án » 20/03/2020 15,568
Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm chung của các nguyên tố halogen (F, Cl, Br, I)? A. Nguyên tử chỉ có khả năng thu thêm 1e. B. Tạo ra với hidro hợp chất có liên kết cộng hóa trị có cực. C. Có số oxi hóa – 1 trong mọi hợp chất. D. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử có 7 electron. Xem đáp án » 20/03/2020 4,478
Nêu tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố halogen. Giải thích chiều biến đổi của tính chất hóa học cơ bản đó trong nhóm. Xem đáp án » 20/03/2020 2,358
Hãy cho biết tính quy luật của sự biến đổi của nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi, màu sắc, độ âm điện của nguyên tố halogen. Xem đáp án » 20/03/2020 1,402
CHUYÊN ĐỀHALOGENGiáo viên:Trịnh Thị Thu HiềnTrường THPT Chuyên Lào Cai1MỞ ĐẦUI. Lí do chọn đề tàiNhư chúng ta đã biết hóa học vô cơ là một ngành đã và đang phát triển trên thếgiới cũng như ở Việt Nam. Việc nghiên cứu về phi kim là một hướng nghiên cứu. Đểviệc xác định sự tồn tại của phi kim hay quá trình tổng hợp ra chúng cần có việc nghiêncứu sự cấu trúc và sự phù hợp giữa cấu trúc và tính chất. Sự xác định cấu trúc, liên kếtvà tính chất của phi kim sẽ giúp việc nghiên cứu chúng được dễ dàng hơn.Phi kim là một lĩnh vực không còn xa lạ với các nước trên thế giới và ngày càngxuất hiện nhiều trong các kì thi quốc gia cũng như quốc tế. Lý thuyết về phi kim tronghoá học phổ thông được đề cập nhiều cả những tài liệu dành cho học sinh chuyên cũngnhư tài liệu bồi dưỡng giáo viên, nhưng chủ yếu được trình bày trên cơ sở lí thuyết. Hệthống bài tập áp dụng dùng cho bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia và Quốc tế chưađược đề cập nhiều.Hiện nay nội dung về phi kim đã được đưa vào trong tài liệu bồi dưỡng học sinhgiỏi, tuy nhiên nội dung kiến thức chủ yếu là lí thuyết và các bài tập định tính. Hệ thốngcác dạng bài tập, đặc biệt là bài tập để thấy được sự phù hợp cấu tạo phân tử và tínhchất chưa nhiều. Điều này khó đảm bảo để các em có thể giải quyết trọn vẹn được cácbài toán định tính, định lượng hóa học về phi kim được ra dưới các dạng khác nhautrong các đề thi học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế.Chính vì những lý do trên nên chúng tôi chọn đề tài: “ Halogen”.II. Mục đích của đề tài:Vận dụng lý thuyết về cấu trúc, liên kết, tính chất của phi kim, xây dựng tiêu chí cácbài tập về cấu trúc, liên kết trong phi kim, tính toán định lượng về phi kim và phân loạichúng một cách đơn giản nhất phục vụ cho bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia, Quốc tế.III. Nhiệm vụ và nội dung của đề tài:1- Nghiên cứu lí thuyết về hóa học phi kim trong chương trình hóa học vô cơ của đạihọc, khoa Hoá Đại học Sư phạm Hà Nội và tìm hiểu nội dung giảng dạy hóa học vô cơnói chung ở trường chuyên.2- Thống kê, phân loại các bài tập trong tài liệu giáo khoa, sách bài tập cho sinhviên, trong các tài liệu tham khảo có nội dung liên quan đến hóa phi kim, từ đó phân2tích việc vận dụng nội dung lí thuyết cấu trúc, liên kết, tính chất của phi kim tronggiảng dạy hoá học ở các trường chuyên và xây dựng tiêu chí, cấu trúc các bài tập liênquan.3- Phân tích nội dung hóa học phi kim trong các đề thi Olympic Quốc gia các nướcvà Olympic Quốc tế để thấy được mức độ yêu cầu vận dụng cơ sở lí thuyết ngày càngcao của các đề thi, từ đó đặt ra nhiệm vụ cho các giáo viên phải có khả năng tự bồidưỡng nâng cao trình độ để không những trang bị được kiến thức cơ bản, nâng cao cầnthiết cho các em mà còn phải biết dạy cách học, dạy bản chất vấn đề để giúp học sinhhọc có hiệu quả nhất.3PHẦN 1: TỔNG QUANI- TẦM QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỌC PHI KIM.Hóa học phi kim là nội dung cơ bản nhất của hóa học vô cơ. Hiểu rõ kiến thứchóa học phi kim mới có thể nghiên cứu các vấn đề khác của hóa học vô cơ như: liên kết,cấu tạo, dự đoán phản ứng, tổng hợp các chất vô cơ mong muốn, xác định cấu tạo cáchợp chất vô cơ, dự đoán tính chất lý hóa của chúng.Việc đưa nội dung này vào chương trình có ý nghĩa rất lớn, giúp cho học sinh hiểu đầyđủ và sâu sắc một kiến thức nền tảng của hóa học vô cơ. Bước đầu cho học sinh tiếp cậnvới các hóa học vô cơ nâng cao so với chương trình hóa học phổ thông.II- TÌNH HÌNH THỰC TẾ VỀ NỘI DUNG KIẾN THỨC HÓA HỌC PHI KIMTRONG CÁC TÀI LIỆU HIỆN HÀNHTrong các tài liệu hiện hành, lý thuyết về hóa học phi kim đã tương đối đầy đủ,nhưng các dạng bài tập thì chưa phong phú và chưa được phân loại rõ ràng và bó hẹptrong những dạng bài xác định tính chất hoặc liên quan tới các kiến thức khác của hóahọc phi kim ở mức độ đơn giản.Hơn nữa, bài tập vận dụng lý thuyết hóa phi kim chưa có dạng tổng hợp để bồidưỡng năng lực tư duy, chưa được định lượng hóa.III- VAI TRÒ CỦA BÀI TẬP TRONG VIỆC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI.Để đặt ra được các yêu cầu cho học sinh (HS) trong quá trình giảng dạy thì việclựa chọn, xây dựng các bài tập là việc làm rất quan trọng và cần thiết đối với mỗi GV.Thông qua bài tập, GV sẽ đánh giá được khả năng nhận thức, khả năng vận dụng kiếnthức của HS. Bài tập là phương tiện cơ bản nhất để dạy HS tập vận dụng kiến thức vàothực hành, thực tế sự vận dụng các kiến thức thông qua các bài tập có rất nhiều hìnhthức phong phú. Chính nhờ việc giải các bài tập mà kiến thức được củng cố, khắc sâu,chính xác hóa, mở rộng và nâng cao. Cho nên, bài tập vừa là nội dung, vừa là phươngpháp, vừa là phương tiện để dạy tốt và học tốt.4PHẦN II - NỘI DUNGCÁC VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬPVẬN DỤNG LÝ THUYẾT HÓA HỌC HALOGENChương I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT VỀ HALOGENI. Đặc điểm chung của các halogenN0Tính chấtF1Số thứ tự922Cấu hình electron 2s 2p53Bán kính ntử, Ao0,644Năng lượng ion hóa I1, eV17,425Ái lực electron, eV-3,586Độ âm điện3,98Cl1723s 3p50,9913,01-3,813,16Br3524s 4p51,1411,84-3,562,96I5325s 5p51,3310,45-3,292,66At8526s 6p51,409,50-3,292,20Nguyên tử của các nguyên tố nhóm VIIA có 7 electron trên lớp vỏ ngoài cùng vớicấu hình electron: ns2np5. Chúng còn thiếu 1 electron nữa là đạt được cấu hình bền củakhí trơ, do đó:+ Có thể dễ dàng nhận thêm 1 electron để tạo thành X- khi tác dụng với kim loại:X + 1e →X+ Tạo liên kết cộng hóa trị bằng cách góp chung 1 electron độc thân với nguyên tử củanguyên tố khác: Ví dụ: H-Cl, I-Cl, Cl-Cl...- Từ clo trở xuống, các halogen có thể dùng obitan d để tạo thành nhiều phân tử mà trênlớp vỏ ngoài cùng có hơn 8e. Ví dụ: BrF5, IF7...Ở cả 3 trạng thái rắn, lỏng và khí các halogen đều gồm những phân tử 2 nguyêntử X2 với cấu hình electron như sau: (σs lk)2 (σs plk)2(σpz lk)2 (πpx,ylk)4 (πpx,y plk)4II. Trạng thái thiên nhiên và thành phần đồng vịCác halogen có tính oxi hóa mạnh, nên chúng không tồn tại ở trạng thái tự do mà chỉtìm thấy ở dạng hợp chất, thường là những halogenua kim loại mạnh (Na, K, Ca, Mg..)- Flo có trong 3 khoáng vật chính là florit CaF2; cryolit Na3AlF6 và floapatit Ca5(PO4)3F,trong men răng, trong xương.- Clo có: Chủ yếu dưới dạng muối ăn NaCl có trong nước biển hoặc trong mỏ muối,trong máu dưới dạng NaCl và trong dịch vị dưới dạng HCl.- Brôm và iốt: Thường đi theo các hợp chất tương ứng của clo trong nước biển, nhưngvới lượng ít hơn nhiều. Iốt còn có trong một số rong biển, trong tuyến giáp.Trong các hợp chất tự nhiên thì:5- Flo chỉ có một đồng vị 19F. Hiện nay người ta điều chế được các đồng vị kém bền củaflo có khối lượng từ 16-21.- Clo tồn tại dưới dạng 2 đồng vị bền là 35Cl(75,53%) và 37Cl(24,47%).- Brôm có 2 đồng vị bền là 79Br (50,56%) và 82Br (49,44%).- Iốt có 1 đồng vị bền là 127I.III. Tính chất vật lí1. Trạng thái: Ở điều kiện thường, flo là khí, clo là chất khí, brôm là chất lỏng, iốt làchất rắn.2. Màu sắcHalogenF2Cl2Br2I2λmax, nm285330420520Màu sắclục nhạtlục vàngđỏ - nâuđen - tím3. Tính tanCác halogen đều có mùi xốc, khó ngửi, rất độc. Là những hợp chất không phâncực, các halogen tương đối ít tan trong nước. Các halogen tan nhiều trong các dung môikhông phân cực như benzen, tetra cloruacacbon, cacbon đisunfua, ete và ngay cả rượu...4. Một số tính chất vật lí đặc trưng của iot- Iot là chất rắn màu đen có ánh kim yếu.- Ở áp suất khí quyển nó thăng hoa mà không nóng chảy do áp suất hơi riêng phần trênbề mặt của nó rất lớn. Nó dễ tan trong dung môi không cực, như CS 2 và CCl4. Hơi iốtcó màu tím và hóa rắn khi được làm lạnh. Trong dung dịch hồ tinh bột loãng, iốt chomàu lam thẫm.- Iốt tan nhiều trong dung dịch KI, do sự tạo thành ion phức triiođua (có màu vàngnhạt): I2 + I- → I3IV. Tính chất hóa học1. Phản ứng với hiđro- Flo cho phản ứng nổ mạnh, ngay ở nhiệt độ rất thấp, khi mà flo còn ở thể rắn và hiđrôở thể lỏng: F2 + H2 →2HF∆H0 = -288,6 kJ/mol- Clo chỉ phản ứng nổ với hidro khi đặt ra ngoài ánh sáng chói của mặt trời hoặc đunnóng:Cl2 + H2 → 2HCl∆H0 = -92,3 kJ/mol- Brôm tác dụng ở nhiệt độ cao hơn va không gây nổBr2 + H2 →2HBr∆H0 = -35,98 kJ/mol- Iốt hoạt động còn kém hơn nữa, phải đun nóng mạnh mới có phản ứng thuận nghịchvà thu nhiệt: I2 + H22HI ∆H0 = 25,9 kJ/mol2. Phản ứng với các phi kim khác3. Phản ứng với kim loại63. Tác dụng với kim loạiVới những kim loại có tính dương điện mạnh như Na, K, Mg,... halogen có thể chongay phản ứng ở nhiệt độ thường. Với clo khi tác dụng với những kim loại có nhiềutrạng thái oxi hóa tạo thành các halogenua kim loại ứng với số oxi hóa cao nhất. Ví dụ:3Cl2 + 2Fe → 2FeCl3Iốt do khả năng oxi hóa yếu hơn nên chỉ đưa kim loại lên trạng thái oxi hóa thấp:Fe + I2 →FeI24. Phản ứng với nướcỞ nhiệt độ thường, các halogen chủ yếu theo 2 phản ứng:X2 + HOH2H+ + 2X- + 1/2O2 (*)X2 + HOHH+ + X- + HOX (**)- Với flo: nước bị cháy trong khí quyển floF2 + H2O → 2HF + 1/2O2- Với clo: ở nhiệt độ cao khoảng 700 0C tác dụng với nước theo phản ứng (*), còn ởnhiệt độ thường thì theo phản ứng (**):Cl2 + H2O HCl + HClOHỗn hợp này gọi là nước clo, nước clo có tính ôxi hóa mạnh hơn clo ở thể khí vìHClO có thế khử chuẩn lớn hơn khí Cl2.5. Phản ứng với dung dịch kiềmTùy theo điều kiện cụ thể, các halogen tác dụng với dung dịch kiềm sẽ cho dungdịch chứa ion hypohalogenit XO- hay ion halogenat XO3-.6. Phản ứng với các hiđruaCl2, Br2, I2 phản ứng với dung dịch NH3, dung dịch H2S….7. Phản ứng hoán vịVí dụ: Cl2 + 2NaBr →2NaCl + Br28. Phản ứng với các hợp chất của kim loạiVí dụ: FeCl2 + Cl2 dư→ FeCl39. Phản ứng với chất oxi hóa (tính khử):Khả năng khử không thể hiện ở flo và clo, nhưng tăng lên dần từ brôm đếnastatin, khi chúng tác dụng với những chất oxi hóa mạnh.5Cl2 + Br2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl5Cl2 + I2 + 6H2O→ 2HIO3+ 10HCl5HOCl + 2At + H2O → 2HAtO3 + 5HClV. Điều chế và ứng dụng1. Điều chế7Dựa trên phản ứng oxi hóa các halogenua bằng các chất oxi hóa mạnh hoặc bằng dòngđiện:X- - e → X rồi sau đó→ X22X- Flo: vì là chất oxi hóa mạnh nhất trong các nguyên tố, nên không thể dùng phản ứngoxi hóa khử để điều chế, mà phương pháp duy nhất là điện phân nóng chảy muối KHF 2,hoặc dung dịch KHF2 trong HF lỏng, khí flo sẽ thoát ra ở anot.- Clo: * Trong phòng thí nghiệm:Dùng axit clohiđric đặc tác dụng với một trong các chất oxi hóa mạnh nhưKMnO4, MnO2, CaOCl2 đun nóng:2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O**Trong công nghiệp:-Điện phân dung dịch NaCl với bình điện phân có màng ngăn 2 cực, anot làm bằngthan chì, catot làm bằng sắt. Với dung dịch NaClanot: 2Cl- - 2e →Cl2catot: 2H2O + 2e →2OH- + H2phương trình phản ứng: 2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH- Điện phân NaCl nóng chảy : 2NaCl → 2Na + Cl2 (anot)- Brôm và iốt:* Trong phòng thí nghiệm: tương tự như điều chế clo2NaX + H2SO4 đặc + MnO2 X2 + MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O* Trong công nghiệp:Dùng một lượng clo vừa đủ để oxi hóa ion Br- ở trong nước cái ruộng muối, nước hồmuối: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2Hoặc oxi hóa ion I- trong nước tro tảo, nước của lỗ khoan dầu mỏCl2 + 2NaI → 2NaCl + I22. Ứng dụng- Flo: chất làm lạnh thượng hạng là freon CF2Cl2 (C.F.C: là một chất rất có hại, vì nóphá thủng tầng ozon - lớp áo bảo vệ trái đất chống lại các tia cực tím).Còn chất CHClF2 dùng để sản xuất tetrafloetilen2CHClF2 CF2=CF2 + 2HClPolitetrafloetilen được dùng để phủ lên chảo không dính, làm lớp lót trong các điện trở.- Clo: tẩy trắng sợi xenlulozơ, điều chế nước Javel, clorua vôi, tổng hợp HCl, diệt trùngnước uống (0,002 gam clo/1lit nước), điều chế một số dung môi quan trọng như CCl4 ...Clo là một chất độc, nhiều hợp chất của nó còn độc gấp bội như trong các loại thuốc trừsâu: D.D.T (DicloDiphenylTricloetan); C6H6Cl68- Brôm: được dùng trong kỷ nghệ điện ảnh, giấy ảnh, phim, dùng làm dược phẩm, NaBrlà thuốc an thần.- Iốt: là chất khử trùng tốt nhất đối với vết thương, thường dùng dưới dạng cồn-iốt, vừadiệt trùng vừa kích thích các mô phát triển làm cho vết thương mau lành.VI. Hiđro halogenua1.Đặc điểm chungTừ HCl đến HI, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng dầnkhối lượng phân tử. Riêng HF có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao một cách bấtthường, nguyên nhân là có sự trùng hợp mạnh giữa các phân tử HF bằng liên kết hidroliên phân tửnHF → (HF)n n = 2 → 6Năng lượng của liên kết hidro trong trường hợp này là lớn nhất, vì F có độ âm điệnlớn nhất. Đến trên 900C thì khí HF mới hoàn toàn ở trạng thái đơn phân tử.Trong dãy HF → HI độ dài liên kết tăng lên và năng lượng liên kết giảm xuống làmcho độ bền nhiệt của phân tử giảm xuống mạnh.Là hợp chất có cực, các hidro halogenua tan rất nhiều trong nước. Ở 0 0C, độ tan củaHF vô hạn, còn của HCl, HBr, HI giảm dần vào khoảng 500 lit trong 1 lít nước. Tínhháo nước của các hidrohalogenua giải thích tại sao các dung dịch đậm đặc của chúngbốc khói trong không khí ẩm.2. Tính chất lý họcChấtnhiệt độ nóng chảy(0C)nhiệt độ sôi(0C)Độ dài liên kết H-X(A0)năng lượng liên kết H-X(kJ/mol)Momen lưỡng cực D(Debye)Độ tan trong nước 00C(mol/l)HF-8319,50,92HCl-114,2-84,91,27HBr-88-66,71,41HI-50,8-35,81,605654313642971,98tan khônggiới hạn97,8.10-41,070,790,3814152Độ phân ly của dung dịch 0,1N92,693,595079Hằng số điện li (Ka) ở 25 C1,5.101,2.104,9.10103. Tính chất hóa họca. Tính axit của dung dịch nướcỞ thể khí hoặc lỏng, các HX không hề thể hiện tính axit, HCl nguyên chất ở thể lỏngkhông dẫn điện, không ăn mòn kim loại... Tuy nhiên dung dịch nước của các HX lànhững axit mạnh và được gọi là axit halogenhidric:9HX + HOHH3O+ + XQua độ phân li của dung dịch 0,1N thì các axit HCl, HBr, HI là những axit rấtmạnh.Còn axit flohidric là axit tương đối yếu vì ngoài qúa trình phân li kém của HF donăng lượng liên kết H-F rất lớn:HF + HOH H3O+ + FK = 7.10-4còn có quá trình kết hợp của ion F- với phân tử HFF- + HFHF2K= 5Vì lý do đó mà khi tác dụng với các dung dịch kiềm như: NaOH, KOH axit HF khôngtạo thành muối florua trung tính, mà tạo thành muối hiđroflorua như: NaHF2, KHF2.Khác với các axit khác, axit HF là axit duy nhất tác dụng với SiO 2 (cát, đất sét, thủytinh): SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2Orồi silic tetraflorua tác dụng với HF dư tạo thành axit hexaflosilixic H2SiF6 tan trongnước. HF là axit độc, khi rơi vào da nó gây vết loét khó lành.Khi đi từ HF đến HI tính axit tăng lên, nguyên nhân là do năng lượng liên kết H-X giảmxuống nên phân tử càng dễ bị ion hóa. Các dung dịch HX ăn mòn được kim loại đứngtrước H trong dãy điện hóa và tạo thành các halogenua kim loại ứng với hóa trị cực tiểucủa kim loại đó: Fe + 2HCl →FeCl2 + H2b. Tính khửTrong dãy HF đến HI tính khử ở trạng thái khí cũng như trạng thái dung dịch tăng theođộ kém bền của liên kết H-X, vì khả năng nhường electron của ion X - tăng dần từ F- đếnI- HF không thể hiện tính khử.- HCl có tính khử yếu, chỉ thể hiện tính khử khi tác dụng với những chất oxi hóa mạnh.- HBr và HI thể hiện tính khử rõ rệt, nhất là HI được xếp vào loại chất khử mạnh.Axit sunfuric đặc được HBr khử đến SO2 và được HI khử đến H2S2HBr + H2SO4→Br2 + SO2 + 2H2O8HI+ H2SO4→4I2 + H2S + 4H2OCác dung dịch HBr và HI khi để lâu trong không khí trở nên có màu vàng nâu, vì đượcoxi hóa giải phóng dần halogen tự do4HI + O2 → 2H2O + 2I2Còn các dung dịch HF và HCl không được biến đổi, luôn luôn trong suốt. Tương táccủa HCl và oxi chỉ sinh ra ở pha khí và đun nóngO2 + 4HCl 2H2O + 2Cl2∆H0 = -117 kJ/mol104. Điều chế và ứng dụngCác hidrohalogenua được điều chế từ các phương pháp sau đây:a. Tổng hợpPhương pháp này dựa vào ái lực lớn của các halogen với hidroX2 + H2→ 2HXb. Tác dụng của một axit khó bay hơi với một halogenua kim loạiPhương pháp này dựa vào tính dễ bay hơi của các hidrohalogenuaMX + HA → HX↑ + MATrong công nghiệp người ta dùng H2SO4 đặc, nóng để điều chế HF và HCl- Đối với HF, đây là phương pháp duy nhất, đi từ florit CaF2CaF2 + H2SO4 đặc 2HF↑ + CaSO4- Đối với HCl, đây là phương pháp cổ điển không còn dùng nữa2NaCl + H2SO4 đặc 2HCl + Na2SO4Tuy nhiên trong phòng thí nghiệm, phương pháp này vẫn tỏ ra tiện lợi:NaCl + H2SO4 đặc HCl + NaH SO4c. Thủy phân các photphohalogenuaHai phương pháp trên không thể áp dụng để điều chế HBr và HI nên người ta thườngdùng phương pháp thủy phân này để điều chế chúng.PBr3 + 3H2O →H3PO3 + 3HBrPI3 + 3H2O →H3PO3 + 3HITrong thực tế, người ta cho brôm hay iốt tác dụng trực tiếp với photpho và nước.VII. HalogenuaHợp chất của halogen với các nguyên tố khác được gọi là halogenua. Vì độ âm điệncủa các halogen biến đổi trong một khoảng khá rộng (từ 4 đến 2,5) cho nên tính chấtcủa các halogenua cũng biến đổi từ hoàn toàn ion đến gần như hoàn toàn cộng hóa trị.Tuy nhiên người ta thường chia các halogenua ra làm 2 nhóm: Halogenua ion vàhalogenua cộng hóa trị.Trong một chu kì thì mức độ cộng hóa trị của liên kết trong một halogenua tăng lêntheo tỉ số của điện tích và bán kính của ion kim loại.Ví dụ: Trong dãy KCl - CaCl 2 - ScCl3 - TiCl4 thì KCl là hợp chất thuần túy ion, trongkhi TiCl4 thực tế là hợp chất cộng hóa trị.Trong dãy halogenua của cùng một kim loại, mức độ cộng hóa trị của liên kết tăng lêntừ F đến I.Ví dụ:11ChấtKiểu liên kếtDạng tồn tạiAlF3Ionđơn phânAlCl3cộng hóa trịdimeAlBr3cộng hóa trịdimeAlI3cộng hóa trịdimeTrong các halogenua của cùng một kim loại có nhiều trạng thái oxi hóa khácnhau thì halogenua thấp có mức độ ion lớn hơn halogenua cao.Ví dụ:PbCl2 là hợp chất ionPbCl4 là hợp chất cộng hóa trịFeCl2 là hợp chất ionFeCl3 là hợp chất cộng hóa trị1. Halogenua ionCác kim loại kiềm (trừ Li), kim loại kiềm thổ (trừ Be)... tạo nên halogenua ion.Halogenua ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.Halogenua ion dễ tan trong nước. Các ion Cl -, Br-, I- đều dễ tan trừ muối của Ag+;Cu+; Hg+; Pb. Dựa vào đặc tính này người ta tìm được các ion kim loại nói trên. Các ionF- nói chung không tan và độc, CaF 2 không tan, ngược lại AgF là một muối rất dễ tan vàchảy rữa trong không khí. Trong phòng thí nghiệm người ta dùng AgNO 3 là thuốc thửcho các ion Cl-, Br-, I- và CaCl2 làm thuốc thử cho ion F-.2. Halogenua cộng hóa trịCác halogenua phân tử cũng thường gọi là các halogenua cộng hóa trị.Khi tạo cầu nối với một nguyên tử kim loại thì liên kết cộng hóa trị được tạo thành,còn liên kết với nguyên tử khác được thực hiện do sự cho cặp electron, ví dụ:MXXM(Hình.1)M: là kim loại; X: là halogenNhưng các số liệu cấu trúc cho biết rằng hai liên kết của mỗi nguyên tử halogen X làmcầu nối tương đương nhau, được minh họa như sau:ClClClClMClClClMClClCl(Hình 2)Thuyết obitan phân tử mô tả đơn giản và linh hoạt các liên kết như thế. Các liên kếttrong đoạn M-X-M được coi như liên kết ba tâm bốn electron.Các halogenua cộng hóa trị đều dễ bay hơi, tan nhiều trong dung môi không cực. Tínhchất đặc trưng nhất của các halogenua cộng hóa trị là dễ bị thủy phân tạo nên axithalogenhidricBiCl3 + 3HOH →Bi(OH)3↓ + 3HCl12VIII. Các oxit của halogen1. CÁC OXYT CỦA FLOa. Oxyt diflorua:F2O phân tử có cấu tạo giống như phân tử nước:OFFgóc FOF là 1030 và độ dài liên kết F-O là 1,41 A0 ở điều kiện thường F2O là khí khôngmàu, có mùi gần giống với ozon và rất độc, nhiệt độ nóng chảy -2240C, nhiệt độ sôi-1450C. Nó là oxyt bền nhất của flo, chỉ bị phân hủy chậm ở 2500C thành flo và oxi. Làchất oxi hóa mạnh, F2O tác dụng với hầu hết các kim loại và không kim loại tạo thànhoxyt và florua. Nó không tác dụng với nước lạnh, nhưng tác dụng với hơi nước theophản ứng: F2O + H2O → 2HF + O2F2O được điều chế bằng cách cho F2 tác dụng với dung dịch NaOH 2%2F2 + 2NaOH →2KF + H2O + F2O↑b. Oxyt florua:F2O2 Có cấu tạo giống như phân tử H2O2FO1,27A0 O1,575A0F0Ở -95 C F2O2 là chất lỏng màu đo anh đàỏ và ở -160 0C hóa thành chất rắn màu dacam. Nó rất kém bền, ở -57 0C đã phân hủy thành các đơn chất. Nó được điều chế bằngcách phóng điện qua hỗn hợp khí F 2 và O2 ở áp suất 15-20 mmHg ở nhiệt độ của khôngkhí lỏng2. CÁC OXYT CỦA CLOa.Anhydrit hypoclorơCl2O có cấu tạo dạng góc Cl-O-Cl 1110 , µ = 1,69 D và độ dài của liên kết Cl-O là1,71A0. Ở điều kiện thường Cl2O là khí màu vàng da cam có mùi giống với clo, nó hóathành chất lỏng màu nâu đỏ ở 20C và hóa rắn ở -1210C. Nó là hợp chất thu nhiệt, rấtkhông bền và dễ nổ. Khi đun nóng hoặc tiếp xúc với chất hữu cơ dễ cháy hoặc khuấymạnh thì nổ, cho ra oxi và clo. Cl2O là một anhidrit tan hiều trong nước (S=200)Cl2O + H2O2HOClCl2O được điều chế bằng cách cho khí clo tác dụng với HgO ở 00C2Cl2 + HgO→ HgCl2 + Cl2O13b. Clo dioxytClO2 là phân tử có dạng góc, µ = 0,78 D.ClOOĐộ dài của liên kết Cl-O là 1,49 A 0 , độ dài của liên kết này ngắn hơn so với liênkết đơn (1,73 A0) cho thấy rằng liên kết Cl-O có một phần của liên kết π . Là phân tử có1 electren độc thân, nhưng ClO2 không có khả năng trùng hợp như những phân tử kháccó số electron lẻ, có lẽ vì trong phân tử ClO 2 electron độc thân ít định vị trên nguyên tửCl. Ở điều kiện thường nó là một chất khí màu vàng da cam và có mùi giống clo, nhiệtđộ nóng chảy là -590C, nhiệt độ sôi là 9,70C. dễ tan hơn clo (S=20). Là hợp chất khôngbền và nổ khá mãnh liệt khi đun nóng hay gặp chất hữu cơ dễ cháy. Ngoài ánh sáng thìdung dịch bị phân hủy dần thành hỗn hợp hai axit:2ClO2 + H2O HClO2 + HClO3Vậy ClO2 là một anhidric hỗn tạp, thuận từ, vì có một electron độc thân, như vậy ClO 2là hợp chất chưa bảo hòa hóa trị, nên có khuynh hướng kết hợp hoặc mất đi mộtelectronClO2 + e → ClO2ClO2 e→ ClO2+Khuynh hướng đầu thể hiện rõ nét hơn, nên ClO2 là một chất oxi hóa mạnh.ClO2 + 4H+ + 5e → Cl- + 2 H2OE0 = 1,50 VPhương pháp tốt nhất để điều chế ClO2 là cho dung dịch axit sunfuric loãng tác dụngvới hỗn hợp:2KClO3 + H2C2O4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + 2H2O + 2ClO2 + 2CO2Khí CO2 sinh ra sẽ pha loãng khí ClO2 là hợp chất dễ gây nổ.Trong thực tế nó được dùng chủ yếu để tẩy trắng xenlulozơ.c. DiclohexaoxytCl2O6 cấu tạo của nó chưa được xác định. Việc xác định khối lượng phân tử chothấy rằng công thức của chất này là Cl2O6 chứ không phải là ClO3. Ở nhiệt độ thườngnó là một chất lỏng nhờn, màu đỏ sẫm, nhiệt độ nóng chảy là 3,5 0C, nhiệt độ sôi là2030C.Cl2O6 không bền phân hủy ngay ở nhiệt độ nóng chảy thành ClO 2 và O2, nên là mộtchất oxi hóa mạnh. Nó gây nổ với các các hợp chất hữu cơ và các chất khác. Nó tácdụng mãnh liệt với nước tạo thành hai axit, vì thế nó cũng là một anhidrit hỗn tạp:Cl2O6 + H2OHClO3+HClO414axit cloricaxit pecloricCl2O6 được điều chế bằng cách dùng ozon oxi hóa ClO2 ở 00C2ClO2 + O3 → 2O2 + Cl2O6d. Anhidrit pecloricCl2O7 có cấu tạo:OOClOO1,72A 0O97 0ClOO1,42A 0115 0ClOOLiên kết Cl-O ở hai đầu ngắn hơn các liên kết Cl-O ở giữa phân tử, điều đó chothấy liên kết sau có một phần liên kết π . Ở điều kiện thường Cl 2O7 là một chất lỏngkhông màu và giống như dầu, nhiệt độ nóng chảy là -90 0C, nhiệt độ sôi là 800C. Đây làhợp chất bền nhất trong các oxyt của clo, khả năng oxi hóa của nó cũng kém nhất trongcác oxyt của clo, nhưng khi đun nóng hoặc va chạm hoặc tiếp xúc với một chất hữu cơnó gây nổ. Nó tan vô hạn trong CCl4, nhưng tan chậm trong nước tạo thành axit pecloricCl2O7 + H2O2HClO4Nó được điều chế bằng cách khử nước của axit pecloricP2O5 + 2HClO4 → 2HPO3 + Cl2O7Nhận xét: Khi đi từ Cl2O đến Cl2O7 độ bền của các oxyt tăng dần và khả năng oxi hóagiảm dần.Các oxyt hóa hợp với nước tạo thành các axit tương ứng với số oxi hóa lớn dần của clo.3. CÁC OXYT CỦA BRÔMCác oxyt của brôm kém bền hơn các oxyt của clo và người ta cũng chưa xác địnhđược cấu tạo phân tử của chúng.a. Anhidrit bromơ: Br2O cách điều chế cũng như tính chất giống với Cl2O.b. Brom dioxyt:BrO2 là chất rắn màu vàng ở dưới -400C, trên nhiệt độ này nó được phân hủy:2BrO2 → Br2 + 2O2BrO2 tan trong nước tạo thành dung dịch axit có chứa các anion Br-; BrO-; BrO2-; BrO-3BrO2 được tạo thành khi phóng điện qua hỗn hợp gồm hơi brôm và khí oxi ở áp suấtthấp và nhiệt độ thấp.c. Tribrom octaoxytBr3O8 là chất rắn màu trắng, không bền ở nhiệt độ trên -80 0C, nhưng bền trong khíquyển ozon. Tan trong nước tạo thành dung dịch có tính axit và tính oxi hóa. Nó đượctạo thành khi cho brom tác dụng với ozon ở nhiệt độ thấp.154. CÁC OXYT CỦA IỐTa. Diiốt tetraoxytI2O4 thật ra là muối iodat của cation iodyl IO + nên còn được gọi là iodyl iodatIO(IO3). Là một chất rắn màu vàng phân hủy ở trên 850C để cho I2O5 và I2 cho nên cótính oxi hóa , không tan trong nước lạnh, nhưng tan trong nước nóng tạo thành axitiodic HIO3 và iốt: 5I2O4 + 4H2O8HIO3 + I2I2O4 được tạo thành khi đun nóng axit iodic với axit sunfuric đặc trong vài ngày.b. Tetraiot nonaoxytI4O9 cũng là một muối nên còn được gọi là iot iodat I (IO 3)3 là một chất rắn trắnghơi vàng hút ẩm mạnh và chảy rữa trong không khí. Trên 75 0C nó phân hủy tạo thànhI2O5, I2 và O2, tan trong nước tạo thành axit iodic và iốt.I4O9 được tạo thành khi cho iốt tác dụng với hỗn hợp gồm ozon và oxi ở nhiệt độthường.c. Anhidrit iodicI2O5 đây là chất rắn màu trắng, bền đến 300 0C, trên nhiệt độ đó, nó nóng chảy vàphân hủy tạo thành các đơn chất. Tan trong nước và phản ứng chậm với nước tạo thànhaxit iodic: I2O5 + H2O2HIO3Là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa được CO nên được dùng để định phân CO tronghỗn hợp khí: I2O5 + 5CO →I2 + 5CO2Iốt do phản ứng sinh ra được chuẩn độ bằng natrithiosunfat Na2S2O3I2 + 2Na2S2O3→2NaI + Na2S4O6I2O5 được điều chế bằng cách làm mất nước của axit iodic ở 2400C.IX. Các oxiaxit của halogen1. Axit hipohalogenơ HXO và muối hipohalogenit (X = F, Cl, Br , I)Axit hipohalogenơ HXO :+ Cấu tạo:HOX phân tử có dạng góc:+ Tính axit:-Các hipohalogenơ là các axit rất yếu: HXO + H2O ↔ H3O+ + XOAxitHClOHBrOHIO-8-9Ka2,3.102,2.102,3.10-11+ Phản ứng phân hủy:+ Tính oxi hóa khử:Axit hipohalogenơ là các chất oxi hóa mạnh. Tính oxi hóa giảm từ clo đến iot thể hiệnqua các giá trị thể điện cực sau trong môi trường axit.HXO + H+ + 2e = X- + H2OX = ClX = BrX=I16E0, V1,50V1,34V0,99V2+3+Trong môi trường axit, axit HClO có thể oxi hóa Fe thành Fe , Cl thành Cl2, I- thànhI 2.Muối hipohalogenit: XO- (X = Cl, Br, I)+ Độ bền: Ion XO- bền hơn các axit HXO tương ứng và độ bền giảm từ ClO- đến IO-.Trong môi trường kiềm, ion hypohalogenit XO- phân hủy chủ yếu theo phản ứng:3XO2X- + XO3Tốc độ của phản ứng phân hủy phụ thuộc vào bản chất của halogen. Ion ClO - phân hủyrất chậm, ở nhiệt độ thường, nhưng phân hủy nhanh chóng ở nhiệt độ trên 70 0C. Bởivậy khí clo tác dụng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường theo phản ứng:Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2Ocòn khi đun nóng theo phản ứng:3Cl2 + 6KOH→5KCl + KClO3 + 3H2OIon BrO- phân hủy chậm ở 0 0C, nhưng phân hủy nhanh ở nhiệt độ thường.Ion IO- phân hủy ở tất cả mọi nhiệt độ, nên iốt chỉ tác dụng với dung dịch kiềm theophản ứng:3I2 + 6KOH→ 5KI + KIO3 + 3H2O+ Tính oxi hóa: Trong môi trường kiềm các ion XO- là những chất oxi hóa khá mạnh thểhiện ở các giá trị thế điện cực chuẩn sau:Cặp oxi hóa - khửX = ClX = BrX=IXO /X20,40V0,45V0,45VXO /X0,88V0,76V0,49V2+Trong môi trường kiềm, ion ClO oxi hóa H2O2 thành O2, Mn thành MnO42-, Cr3+ thànhcromat, NH3 thành N2…….-Nước Javel:Là dung dịch nước của natri clorua và natrihypoclorit, được tạo thành khi cho khí clotác dụng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường:Cl2 + 2NaOH→ NaCl + NaOCl + H2OTrong công nghiệp, nước Javel được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaClloãng 15-20% trong thùng điện phân không có màng ngăn giữa hai cưc với cực âmbằng sắt, cực dương bằng than chì.- Clorua vôi:Là chất bột màu trắng được coi là muối canxi hỗn hợp của axit hypoclorơ và axitclohidric. Trong không khí nó bị phân hủy dần theo phản ứng:2CaOCl2 + CO2 →CaCl2 + CaCO3 + Cl2ONgười ta dùng clorua vôi để điều chế khí clo hoặc khí oxi theo hai phản ứng sau đây:CaOCl2 + 2HClđặc →2CaOCl2 rắnCaCl2 + H2O + Cl22CaCl2 + O217Phản ứng thứ hai xảy ra khi đun nóng clorua vôi với những hợp chất của đồng, niken,hoặc coban làm chất xúc tác.Clorua vôi được điều chế bằng cách cho khí clo đi qua vôi tôi khô và rờiCl2 + Ca(OH)2 →CaOCl2 + H2ONgoài những công dụng giống như nước Javel, clorua vôi còn được dùng để tinh chếdầu mỏ.2. Axit halogenơ và muối halogenita. Axit HClO2+Tính axit: HClO2 là một axit trung bình, trong nước phân li theo phương trình:HClO2 ↔ H+ + ClO2- Ka = 1,1.10-2+ Độ bền: HClO2 là axit rất kém bền và các axit HFO2, HBrO2, HIO2 không tồn tại+ Tính oxi hóa: mạnh+ Điều chế HClO2:cho muối bari clorit tác dụng với axit sunfuric loãngBa(ClO2)2 + H2SO4→ BaSO4↓ + 2HClO2b.Muối cloritCác muối clorit bền hơn axit clorơ và có tính oxi hóa tương tự nên trong thực tếngười ta thường dùng NaClO2 để tẩy trắng vải và giấy.Các clorit khác với hypoclorit là chỉ thể hiện tính oxi hóa mạnh trong môi trường axit.Khi đun nóng, các clorit tự oxi hóa khử để biến thành clorua và clorat3NaClO2NaCl + 2NaClO3Ba(ClO2)2 được điều chế bằng cách cho ClO2 tác dụng với BaO22ClO2 + BaO2→ Ba(ClO2)2 + O23. Axit halogenic và muối halogenat.Axit halogenic HXO3 ( X = Cl, Br, I)+ Tính axit: Axit halogenic bền hơn axit halogenơ, nhưng axit cloric HClO 3 và axitbromic HBrO3 cũng chỉ tồn tại trong dung dịch. Nếu dung dịch có nồng độ trên 50% thìchúng bị phân hủy3HClO3→HClO4 + 2ClO2 + H2O4HBrO3→2Br2+5O2 +2H2OTrong khi đó axit iodic HIO3 có thể kết tinh dưới dạng tinh thể không màu.Cả ba axit đều có tính oxi hóa mạnh, nhưng kém hơn HClO 2 và tính oxi hóa giảm dầntừ clo đến iốt. Giấy hay bông bốc cháy ngay khi tiếp xúc với dung dịch HClO3 40%.HXO3 là những axit mạnh tương đương với axit clohydric, còn axit iodic yếu hơn nhiều.Axit halogenic có thể điều chế bằng cách cho axit sunfuric loãng tác dụng với cáchalogenat tương ứngBa(ClO3)2 + H2SO4→ BaSO4 + 2HClO318NaIO3+ H2SO4→ NaHSO4 + HIO3Axit iodic còn có thể điều chế bằng cách tác dụng iot với axit nitric đặc hoặc khí clo:3I2 + 10HNO3 → 6HIO3 + 10NO + 2H2O+ Tính oxi hóa: Có tính oxi hóa mạnh, các giá trị thế điện cực như sau:Cặp oxi hoá - khửX = ClX = BrX=I−+1,47V1,52V1,20VXO 3 , H / X2−1,45V1,45V1,08VXO 3 , H+/ X+ Điều chế: Cho muối halogenat tác dụng với H2SO4 đặc.Muối halogenat: Trong môi trường trung tính, muối halogenat có tính oxi hóa yếu hơnaxit .Cặp oxi hóa – khử X = ClX = BrX=IXO3 + 3H2O + 6e = X + 6OH0,63V0,61V0,26V2XO3 + 6H2O + 10e = X2 + 12OH0,49V0,50V0,21VMuối của chúng là halogenat, bền hơn axit nhiều và cũng có tính oxi hóa mạnh.Khi đun nóng tất cả các halogenat đều phân hủy giải phóng oxi. Những chất dễ cháynhư P, S, C khi trộn với halogenat dễ gây nổ.Các halogenat có thể điều chế bằng cách cho halogen tác dụng với dung dịch kiềmnóng hoặc điện phân dung dịch halogenua nóng.Công nghiệp sản xuất nhiều muối clorat và quan trọng hơn hết là KClO 3 để sử dụngtính oxi hóa mạnh của nó. Tuy trong dung dịch phải là môi trường axit thì nó mới thểhiện được tính oxi hóa, nhưng ở trạng thái nóng chảy nó là những chất ôxi hóa mạnhngay cả trong môi trường kiềmKClO3 + 3MnO2 + 6NaOH → KCl + 3Na2MnO4 + 3H2OKClO3 là chất ở dạnh tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy là 356 0C, ít tan trongnước lạnh, nhưng tan nhiều trong nước nóng, 100 gam nước hòa tan 5,3 gam KClO 3 ở00C; 7,3 gam ở 200C và 56 gam ở 1000C. Cho nên nó rất dễ kết tinh lại trong nước. Nókhông tan trong rượu tuyệt đốiKhi đun nóng đến gần 400 0C, nó phân hủy thành peclorat và clorua4KClO3 → 3KClO4 + KClcòn khi có mặt chất xúc tác như MnO 2 hay Fe2O3 thì phân hủy giải phóng O2 ở nhiệt độthấp hơn: 2KClO3 → 2KCl + 3O2Phản ứng này thường được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệmKClO3 được điều chế bằng cách cho clo đi qua dung dịch KOH đặc nóngCl2 + 2KOH→KCl + KClO + H2O3KClO→2KCl + KClO319hoặc điện phân dung dịch KCl 25% ở nhiệt độ từ 70 0C - 75 0C. KClO3 được dùng chủyếu làm pháo, diêm ...4. Axit pehalogenicvà muối pecloratAxit pecloric:HClO4 là một chất lỏng không màu, bốc khói mạnh trong không khí, nhiệt độ nóngchảy là -112 0C. Nó dễ tan trong nước vàtạo với nước những hidrat HClO 4. nH2O (n = 1,2 và 3). Trong các hidrat, monohidrat HClO 4.H2O nóng chảy ở 500C tạo thành chất lỏngrất nhớt, có thể đun nóng đến 110 0C mà không phân hủy. Trong khi HClO4 khan rất kémbền, khi đun nóng đến 1000C dưới áp suất thường, nó phân hủy làm cho chất lỏng cómàu đỏ nâu và cuối cùng gây nổ. Ở điều kiện thường HClO4 khan cũng phân hủy dần,nhất là khi có lẫn tạp chất. Vì vậy khi cất trữ, nó có thể gây nổ. Dung dịch HClO 4 trênthị trường thường có nồng độ 27%, HClO4 là một chất ôxi hóa, mức độ oxi hóa kémhơn HClO3, khả năng oxi hóa phụ thuộc rất nhiều vào nồng độ, HClO 4 khan là chất ôxihóa mạnh, làm bốc cháy các chất hữu cơ như giấy, gỗ và gây nổ, nhưng dung dịchHClO4 dưới 70% thì không còn khả năng oxi hóa nữa.Trong dung dịch nước, HClO4 là axit mạnh nhất trong các axit đã biết. Các axit HCl,HNO3, H2SO4 đặc nguội, không tác dụng gì với muối peclorat.HClO4 được điều chế bằng cách cho muối peclorat tác dụng với axit sunfuric đặc, dư,nóng khoảng 700C dưới áp suất thấp khoảng 70 mmHg.KClO4 + H2SO4 → KHSO4 + HClO4Các muối peclorat bền hơn axit pecloric, có tính oxi hóa tương tự như axit. Khi đunnóng, các muối peclorat rắn phân hủy thành clorua và oxi. KClO4 phân hủy trên 4000CKClO4 → KCl + 2O2Bởi vậy ở trạng thái rắn và nhất là khi đun nóng, các peclorat có tính oxi hóa mạnh,còn trong dung dịch muối peclorat hầu như không có khả năng oxi hóa.KClO4 được điều chế bằng cách điện phân dung dịch KClO 3. Trong công nghiệpngười ta sản xuất một số muối như KClO4, NH4ClO4 để sử dụng tính oxi hóa của chúng.Trong thực tế hỗn hợp KClO 4 và vazơlin được dùng làm chất nổ. NH 4ClO4 thườngdùng làm chất nổ thay cho KClO4 là chất dễ nổ và nguy hiểm hơn.- Axit peiodic:HIO4 dạng axit được biết rõ hơn hết là axit parapeiodic H 5IO6. Phân tử của chất này códạng cấu tạo bát diện20OOHO -----------OHIHO-------------OHOHLà chất rắn ở dạng tinh thể không màu, nhiệt độ nóng chảy là 122 0C và dễ tan trongnước. Trong nước axit parapediodic H5IO6 phân li khá yếu:H5IO6 + H2OH3O+ + H4IO6K = 5,1.10-4Đun nóng trong chân không đến 100 0C axit parapeiodic mất nước, biến thành axitmetapeiodic HIO4.H5IO6 được điều chế bằng phản ứng trao đổi giữa các muối bari iodat với axitsunfuric.Ba5(IO6)2 + 5H2SO4 →2H5IO6 + 5BaSO4↓Hầu hết các peiodat đều ít tan trong nước. Người ta đã biết được một số dạng củamuối peiodat, thông thường nhất là muối của axit parapeiodic như NaH 4IO6, Na2H3IO6,Na3H2IO6, Ba5(IO6)2 và Ag5IO6. Các muối peiodat thường được điều chế bằng cách chokhí clo tác dụng với iodat trong môi trường kiềmNaIO3 + 3NaOH + Cl2 → Na2H3IO6 + 2NaClĐặc điểm chủ yếu của axit pecloric và muối peiodat là có tính oxi hóa mạnh, mạnhhơn axit iodic và muối iodat.X. Hợp chất giữa các halogenCác halogen tạo với nhau nhiều hợp chất theo tổ hợp từng đôi một, các tổ hợp này cóthể là trung hòa hay ion, ví dụ BrCl, IF 5+, Br3+, I3-. Tổ hợp chập ba chỉ gặp trong các ionIBrCl-.Các hợp chất trung hòa kiểu XX’n, ở đây n là số lẻ, còn X’ luôn luôn là halogen nhẹhơn, nghịch từ nếu n>1. Các electron hóa trị trong chúng tạo thành các cặp tham gia tạoliên kết hay các cặp electron không chia.Một số hợp chất của chúng được trình bày trong bảng sau:Nguyên tốFClBrIFCl(F2)BrClF BrF, BrF3, BrF5(Cl2)BrCl(Br2)21IIF3, IF5, IF7ICl, ICl3IBr(I2)Qua bảng này ta thấy rằng flo cho nhiều hợp chất nhất. Tất cả các hợp chất giữa cáchalogen có được do sự hóa hợp trực tiếp giữa chúng, hay từ phản ứng giữa halogen vớimột hợp chất chứa halogen khác.Khi nguyên tử của nguyên tố halogen trung tâm càng lớn thì khả năng tạo liên kết củanó càng cao. Theo qui ước thì những hợp chất này là halogenua của halogen có độ âmđiện cao, ví dụ BrF5 brôm pentaflorua.Một vài tính chất vật lý của chúng được trình bày trong bảng dưới đây:Hợp chấttrạng tháiMàut 0C nct 0C sClFkhíKhông-158-100BrFlỏngđỏ-3320BrClkhíVàng-545IClrắnđỏ2797IBrrắnXám42119ClF3khíKhông-8312BrF3lỏngKhông9126ICl3rắnVàng10164BrF5lỏngKhông-6141IF5lỏngKhông10100IF7khíKhông651. Loại XX’Gồm ClF, BrF, BrCl, ICl, Ibr, có cấu tạo thẳng, chúng rất kém bền (trừ ICl và ClFtương đối bền), chúng là những chất ôxi hóa, bị thủy phân:XX’ + HOH H+ X- + HOXVí dụ:ClF + HOH H+ F- + HOClICl + HOHH+Cl- + HOI2. Loại XX’3Gồm ClF3, BrF3, IF3, ICl3 có cấu tạo phẳng hình chữ T, trong đó nguyên tử trung tâmX ở trạng thái lai hóa sp3d, ba obitan lai hóa sp3d được sử dụng để tạo liên kết vớiobitan p của ba nguyên tử X’, còn lại hai obitan sp 3d, mỗi obitan chứa một đôi electrontự do:..X'X'XX'..ClF3 là một chất ôxi hóa mạnh, các chất bền như Al 2O3, MgO,... cũng bị cháy tronghơi của ClF32Al2O3 + 4ClF3→ 4AlF3 + 3O2 + 2Cl2được dùng làm chất flo hóa và oxi hóa mạnh. ClF3 còn thể hiện tính axit.22Các hợp chất Br (III) và I (III) còn lại kém hoạt động hơn ClF 3, chúng là những hợpchất axit, nhưng có một số dấu hiệu lưỡng tính. Chíng bị thủy phân kèm theo dị phân:3BrF3 + 6H2O3HBrO2 + 9HF3HBrO22HBrO3 + HBrSự tồn tại của những dẫn xuất [BrF4]-, [IF4]-, và [ICl4]- chứng minh cho tính axit củacác Br (III) và I (III) halogenuaKCl + ICl3K[ICl4]ở trạng thái lỏng, các halogenua của Br(III) và I(III) bị oxi hóa một phầnBrF3 + BrF3BrF2+ + BrF4Điều này chứng minh cho tính lưỡng tính của chúng.3. Loại XX’5Gồm BrF5 và IF5 có cấu tạo bát diện, phù hợp với trạng thái lai hóa sp 3d2 của nguyêntử trung tâm.Ví dụ IF5..FFIIFFFVề tính oxi hóa, thì BrF3 có thể so sánh với ClF3, là một chất rất hoạt động. Còn IF5 thìtương đối ít hoạt động hơn.Chúng là những chất axit, tác dụng khá mãnh liệt với nước tạo thành axitBrF5 + 3 H2O→ HBrO3 + 5HFVới các hợp chất baz chúng tạo thành muối tương ứngIF5 + KF → K[IF6]→ K[IO3] + 5KF + 3H2OIF5 + 6KOH4. Loại XX’7Chỉ có một hợp chất thuộc loại này là IF 7 có cấu tạo lưỡng tháp đáy ngũ giác với trạngthái lai hóa sp3d2f của nguyên tử iốt trung tâmFFFFIFFF23IF7 là một chất rất hoạt động, tác dụng với hầu hết với kim loại và á kim. Là một chấtaxit, tác dụng mãnh liệt với nướcIF6 + 6H2O → H5IO6 + 7HF.CHƯƠNG II. HỆ THỐNG BÀI TẬP HALOGENDÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎIA.CÁC DẠNG BÀI TẬP PHI KIMViệc phân loại các dạng bài tập phi kim là vô cùng quan trọng trong quá trìnhgiảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi.Bài tập phần phi kim có thể chia thành các dạng:1. Bài tập về kiến thức vật lý-Trạng thái tồn tại ở điều kiện thường, màu sắc, mùi vị, khả năng hoà tan trongnước, tính bền ở điều kiện thường.- Nhiệt độ nóng chảy (T)nc, nhiệt độ sôi (Ts), năng lượng liên kết (E)...- Vận dụng kiến thức hoá học cơ sở để giải thích các hiện tượng, qui luật về cáctính chất đó.- Đưa ra các tình huống vận dụng gắn liền với tính chất vật lí đó là bài tập nhậnbiết và ứng dụng.2. Bài tập về kiến thức hoá học* Từ đặc điểm cấu tạo nguyên tử (cấu hình e, năng lượng ion hoá (I), ái lực e (A),bán kính nguyên tử (R), độ âm điện (χ), năng lượng liên kết (E)… dẫn đến khả năngphản ứng, khuynh hướng oxi hoá-khử, tính kim loại, tính phi kim, qui luật biến đổi tínhaxit-bazơ…* Vận dụng kiến thức về hoá học đại cương như: Thuyết Lewis, thuyết VB, thuyếtMO để giải thích sự hình thành liên kết, cấu tạo phân tử dẫn đến khả năng phản ứng. Dựavào mô hình VSEPR, tổng số e hoá trị dự đoán dạng hình học phân tử.* Dựa vào kiến thức cơ sở về sự biến thiên các giá trị nhiệt động: Biến thiên thế đẳngáp (∆G), biến thiên entanpi (∆H), biến thiên entropi (∆S) biến thiên thế điện cực chuẩn(∆E0) để xét chiều diễn biến của quá trình, xét tính chất axit-bazơ một cách định lượnghơn, tính oxi hoá-khử, khả năng phản ứng với các đơn chất hợp chất...3. Bài tập về điều chế các đơn chất, hợp chất vô cơ và ứng dụngKhai thác các bài tập về điều chế, ứng dụng dựa trên tính chất vật lí và hoá học củacác đơn chất và hợp chất. Hiện nay có rất nhiều cách phân loại bài tập khác nhau trong24các tài liệu giáo khoa. Vì vậy cần có cái nhìn tổng quát về các dạng bài tập dựa vào việcnắm chắc các cơ sở phân loại.4. Bài tập tổng hợpVận dụng các kiến thức về tính chất vật lí, cấu tạo, liên kết hóa học, tính chất hóa họccủa phi kim để giải quyết các bài tập tổng hợp.B. HỆ THỐNG CÁC BÀI TẬP PHI KIMI. Các bài tập về kiến thức vật lí ,liên kết, tính chất hóa học, điều chế, ứng dụng.Câu 1 . Hãy giải thích tại sao:- Phân tử BF3 tồn tại nhưng phân tử BH3 không tồn tại?- Axit orthoboric H3BO3 là axit một lần axit?Hướng dẫn:Trong phân tử BH3, xung quanh nguyên tử B có 6 electron chưa đủ hoàn thành octetnên phân tử BH3 không tồn tại được. Phân tử BF3 tồn tại được vì có sự tạo thành liênkết π p-p từ cặp electron của F vào obital p trống của B.- Axit orthoboric H3BO3 có 3 nguyên tử hidro nhưng là axit một lần axit vì trong dungdịch nước nó có khả năng nhận thêm cặp electron trên nguyên tử oxi của nước đặt vàoobital p trống của B:B(OH)3 + H-OH ƒ[B(OH)4]- + H+Câu 21. Đọc tên, nêu cấu tạo và giải thích sự biến đổi tính axít trong dãy axithipohalogenơ.2. Giải thích tại sao ion XO- bền hơn các axít HXO tương ứng và độ bền giảm từClO- đến IO-.3. Từ các giá trị thế điện cực, hãy cho biết về mặt nhiệt động học halogen nào cókhả năng oxi hoá nước giải phóng oxi ở điều kiện tiêu chuẩn. Phản ứng của chúngvới nước thực tế diễn ra như thế nào? Biết:E0(F2/2F-) = 2,87V; E0 (Cl2/2Cl-)=1,36V; E0(I2/2I-)=0,54V ;E0( Br2/2Br- ) = 1,07VO2 + 4H+ (10-7M) + 4e ƒEo = +0,815V2H2O25 |
