Giải bài tập SGK Hóa 10 Bài 21: Khái quát về nhóm halogen

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

Phương pháp giải

Lần lượt viết các phương trình phản ứng → lựa chọn đáp án phù hợp

Hướng dẫn giải

- Kim loại Zn tác dụng với dung dịch HCl loãng và với khí clo cho cùng loại muối clorua kim loại.

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Zn + Cl₂  → ZnCl₂

-  Kim loại sắt tác dụng với dung dịch HCl loãng và khí clo cho hai loại muối clorua khác nhau là FeCl₂ và FeCl₃.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Ag, Cu không tác dụng với dung dịch HCl

Chọn đáp án B.

Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm chung của các nguyên tố halogen (F, Cl, Br, I)?

A. Nguyên tử có khả năng thu thêm 1e.

B. Tạo ra hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực với hiđro.

C. Có số oxi hóa -1 trong mọi trường hợp.

D. Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử có 7 electron.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết khái quát về nhóm halogen, chỉ ra đặc điểm chung của nhóm Halogen

Hướng dẫn giải

Trong tất cả các hợp chất F chỉ có số oxi hóa -1 di F có độ âm điện lớn nhất

Các nguyên tố halogen khác ngoài số oxi hóa -1 còn có các số oxi hóa +1, +3, +5, +7.

Đáp án C

Đặc điểm nào dưới đây không phải là đặc điểm chung của các đơn chất halogen (F₂, Cl₂, Br₂, I₂)?

A. Ở điều kiện thường là các chất khí.

B. Có tính oxi hóa mạnh .

C. Vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.

D. Tác dụng mạnh với nước.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết khái quát về nhóm halogen, Phân tích từng nhận định để tìm ra nhận định đúng

Hướng dẫn giải

A sai vì ở điều kiện thường F₂ và Cl₂ là chất khí, Br₂ là chất lỏng, I₂ là chất lỏng

B đúng

C sai vì F₂ chỉ có tính oxi hóa, không có tính khử; Cl₂, Br₂, I₂ vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử

D sai vì F₂ tác dụng mạnh với nước; Cl₂, Br₂, I₂ tác dụng với nước khó khăn hơn, cần có xúc tác.

Đáp án B

So sánh những nguyên tố halogen về các mặt sau:

a)  Cấu tạo nguyên tử và cấu tạo phân tử.

b)  Tính chất vật lí

c)  Tính chất hóa học.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết khái quát về nhóm halogen, so sánh sự giống và khác nhau của những nguyên tố halogen

Hướng dẫn giải

Cấu tạo nguyên tử và cấu tạo phân tử.

- Giống nhau

+ Số e ngoài cùng có 7 e. Ở trạng thái cơ bản, nguyên tử halogen đều có 1 electron độc thân.

+ Phân tử 2 nguyên tử, liên kết cộng hóa trị không cực.

+ Cấu hình e lớp ngoài cùng ns² np⁵

-  Khác nhau:

+ Bán kính nguyên tử tăng dần từ flo đến iot.

+ Số lớp e tăng dần từ flo đến iot.

+ Lớp ngoài cùng của nguyên tố flo là lớp thứ 2 nên không có phân lớp d. Nguyên tử clo, brom  và iot có phân lớp d còn trống.

+ Ở trạng thái kích thích, nguyên tử clo, brom hoặc iot có thể có 3,5 hoặc 7 e độc thân.

+ Độ âm điện giảm dần từ flo đến iot.

Tính chất vật lí

Trong nhóm halogen, tính chất vật lí biến đổi có quy luật: Trạng thái tập hợp, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, …

Từ flo đến iot ta nhận thấy

- Trạng thái tập hợp: từ thể khí chuyển sang thể lỏng và thể rắn.

- Màu sắc: đậm dần.

-  Nhiệt độ nóng chảy, và nhiệt độ sôi: tăng dần.

-  Flo không tan trong nước vì nó phân hủy nước rất mạnh, các halogen khác tan tương đối ít trong nước và tan nhiều trong một số dung môi hữu cơ.

Tính chất hóa học.

Giống nhau:

- Vì lớp e lớp ngoài cùng có cấu tạo tương tự nhau nên các halogen rất giống nhau về tính chất hóa học của đơn chất cũng như về thành phần và tính chất của các hợp chất.

- Halogen có ái lực với e lớn. Nguyên tử halogen X với 7 e lớp ngoài cùng dễ dàng thu thêm 1 e để trở thành ion âm

X + 1e → X^-

^- Oxi hóa được hầu hết các kim loại tạo muối halogenua.

Khác nhau:

^-  Khả năng oxi hóa của các halogen giảm dần từ flo đến iot

^-  Phản ứng với kim loại , với hiđro, với nước của các halogen cũng có khác nhau.

^-  Flo không thể hiện tính khử không có số oxi hóa dương , còn các halogen khác có tính khử và tính khử tăng dần từ flo đến iot.

Hãy cho biết quy luật sự biến đổi của nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, màu sắc, độ âm điện của các nguyên tố halogen?

Phương pháp giải

Nêu quy luật biến đổi của nhóm halogen khi đi từ trên xuống dưới trong một nhóm.

Hướng dẫn giải

Đi từ flo đến iot ta thấy

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng do phân tử khối tăng dần.

- Màu sắc đậm dần.

- Độ âm điện giảm dần từ flo đến iot.

Nêu tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố halogen và giải thích chiều biến đổi tính chất hóa học cơ bản đó.

Phương pháp giải

Xem lại lý thuyết khái quát về nhóm halogen, đặc biệt là tính chất hóa học cũng như sự biến đổi tính chất hóa học

Hướng dẫn giải

Tính chất hóa học cơ bản của các nguyên tố halogen là tính oxi hóa mạnh, các nguyên tử này rất hoạt động vì chúng dễ thu thêm 1 electron, tính oxi hóa của các halogen giảm dần từ flo đến iot. Sở dĩ tính oxi hóa giảm dần từ flo đến iot do:

- Độ âm điện giảm dần từ flo đến iot

- Từ flo qua clo đến brom và iot, lớp electron ngoài cùng càng xa hạt nhân hơn, bán kính nguyên tử tăng dần, lực hút của hạt nhân với electron ngoài cùng càng yếu hơn, làm cho khả năng nhận electron của halogen giảm dần.

Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không có ở trạng thái tự do trong tự nhiên?

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất của các nguyên tố Halogen đặc biệt là khả năng hoạt động hóa học

Hướng dẫn giải

Các nguyên tố halogen không có ở trạng thái tự do trong tự nhiên do nguyên tử của các nguyên tố này hoạt động hóa học rất mạnh.

Cho một lượng đơn chất halogen tác dụng hết với magie thu được 19g magie halogenua. Cũng lượng đơn chất halogen đó tác dụng hết với nhôm tạo ra 17,8g nhôm halogenua. Xác định tên và khối lượng đơn chất halogen nói trên.

Phương pháp giải

Gọi X là kí hiệu nguyên tử khối của halogen; a là số mol của halogen X₂

Hướng dẫn giải

Gọi X là kí hiệu nguyên tử khối của halogen; a là số mol của halogen X₂

X₂ + Mg →  MgX₂

    a      →      a          (mol)

 3X₂  + 2Al  →   2AlX₃

a           →   \(\dfrac{2}{3}a\)   (mol)

\(\begin{gathered}
\left\{ \begin{gathered}
{m_{Mg{X_2}}} = a(24 + 2X) = 19\,\,\,\,\,\,\,\,(1) \hfill \\
{m_{Al{X_3}}} = \dfrac{2}{3}a(27 + 3X) = 17,8\,\,(2) \hfill \\
\end{gathered} \right. = > X = ? \hfill \\
\Rightarrow (24 + 2X).17,8 = \dfrac{2}{3}(27 + 3X).19 \hfill \\
\Rightarrow 427,2 + 35,6X = 342 + 38X \hfill \\
\Rightarrow 2,4X = 85,2 \hfill \\
\Rightarrow X = 35,5 \hfill \\
\end{gathered} \)

Vậy X là nguyên tố Clo

Thế X = 35,5 vào (1) → \(a = \dfrac{{19}}{{24 + 35,5.2}} = 0,2\,(mol)\)

Khối lượng của halogen: m_Cl2 = 0,2.71 = 14,2 (g)