Chương I: Các halogen

Thứ năm - 17/06/2021 21:40

A. Tóm tắt lý thuyết:
Nhóm halogen gồm flo (F), clo (Cl), brom (Br) và iot (I). Đặc điểm chung của nhóm là ở vị trí nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn, có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns2np5. Các halogen thiếu một electron nữa là bão hòa lớp electron ngoài cùng, do đó chúng có xu hướng nhận electron, thể hiện tính oxi hóa mạnh. Trừ flo, các nguyên tử halogen khác đều có các obitan d trống, điều này giúp giải thích các số oxi hóa +1, +3, + 5, +7 của các halogen. Nguyên tố điển hình, có nhiều ứng dụng nhất của nhóm VIIA là clo.

a. Tính chất vật lí   Là chất khí màu vàng lục, ít tan trong nước.
b. Tính chất hoá học: Clo là một chất oxi hoá mạnh thể hiện ở các phản ứng sau:
1- Tác dụng với kim loại                 Kim loại mạnh:     2Na + Cl₂ ® 2NaCl
Kim loại trung bình:                  2Fe + 3Cl₂ ® 2FeCl₃
Kim loại yếu:                Cu +   Cl₂   ® CuCl₂

5- Tác dụng với dung dịch muối của halogen đứng sau:
                                    Cl₂ + 2NaBr ® 2NaCl + Br₂   Cl₂ + 2NaI ® 2NaCl + I₂
6- Tác dụng với hợp chất:         2FeCl₂ + Cl₂ ® 2FeCl₃        6FeSO₄ + 3Cl₂ ® 2Fe₂(SO₄)₃ + 2FeCl₃
SO₂ + Cl₂ + 2H₂O ® H₂SO₄+ 2HCl                H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O ® H₂SO₄+ 8HCl
c. Điều chế   Nguyên tắc: Oxi hoá         2Cl^- ® Cl₂ bằng các chất oxi hoá mạnh, chẳng hạn như:

II- Axit HCl
1- Tác dụng với kim loại (đứng trước H): 2Al + 6HCl ® 2AlCl₃ +3 H₂

Fe + 2HCl ® FeCl₂ + H₂

2- Tác dụng với bazơ: HCl + NaOH ® NaCl + H₂O                 2HCl + Mg(OH)₂ ® MgCl₂ + H₂O
3- Tác dụng với oxit bazơ         Al₂O₃ + 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂O            CuO + 2HCl ® CuCl₂ + H₂O
4- Tác dụng với muối (tạo kết tủa hoặc chất bay hơi)        CaCO₃ + 2HCl ® CaCl₂ + CO₂

+ H₂O
FeS + 2HCl ® FeCl₂ + H₂S

Na₂SO₃ + 2HCl ® 2NaCl + SO₂

+ H₂O
AgNO₃ + HCl ® AgCl + HNO₃

III. Nước Giaven Cl₂ + 2KOH ® KCl + KClO + H₂O Cl₂ + 2NaOH ® NaCl + NaClO + H₂O (Dung dịch KCl + KClO + H₂O hoặc NaCl + NaClO+ H₂O được gọi là nước Giaven)
IV. Clorua vôI - Điều chế: Cl₂ + Ca(OH)_{2 sữa vôi} ® CaOCl₂ + 2H₂O
(Hợp chất CaOCl₂ được gọi là clorua vôi)
đề bài
1. Gây nổ hỗn hợp gồm ba khí trong bình kín. Một khí được điều chế bằng cách cho axit clohiđric có dư tác dụng với 21,45g Zn. Khí thứ hai thu được khi phân huỷ 25,5g natri nitrat, phương trình phản ứng:

Khí thứ ba thu được do axit clohiđric đặc, có dư tác dụng với 2,61g mangan đioxit.
Tính nồng độ phần trăm (%) của chất trong dung dịch thu được sau khi gây ra nổ.

         2,61g                              0,03mol
Phản ứng xảy ra giữa các khí theo phương trình phản ứng :
2H2    +     O2    ®     2H2O
                        0,3mol ơ 0,15mol đ 0,3mol
H2       +       Cl2    ®     2HCl
                                     0,03mol ơ 0,03mol đ 0,06mol
Như vậy, các khí tác dụng với nhau vừa đủ, phản ứng tạo thành 0,3mol nước hay 0,3 . 18 = 5,4 (g) nước ; 0,06mol hiđro clorua, hay 0,06 . 36,5 = 2,19 (g) HCl. Khí HCl tan trong nước tạo thành axit clohiđric

2. Khi cho 20m³ không khí có chứa khí clo đi qua một ống đựng muối KBr, khối lượng của muối đó giảm bớt 178 mg. Xác định hàm lượng của khí clo (mg/m³) trong không khí
Giải
Cl₂ + 2KBr ® 2KCl + Br₂
Sau khi đã phản ứng, muối KBr giảm khối lượng là vì clo đã thay thế brom. Một mol Br2 có khối lượng lớn hơn một

3. Hỗn hợp A gồm hai kim loại Mg và Zn. Dung dịch B là dung dịch HCl nồng độ a mol/lít.
Thí nghiệm 1: Cho 8,9g hỗn hợp A vào 2 lít dung dịch B, kết thúc phản ứng thu được 4,48lít H₂ (đktc).
Thí nghiệm 2: Cho 8,9g hỗn hợp A vào 3 lít dung dịch B, kết thúc phản ứng cũng thu được 4,48lít H₂ (đktc).
Tính a và phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong A? Cho: Mg = 24, Zn = 65, H = 1, Cl = 35,5.

4. Hỗn hợp A gồm KClO₃, Ca(ClO₃)₂, Ca(ClO)₂, CaCl₂ và KCl nặng 83,68 gam. Nhiệt phân hoàn toàn A ta thu được chất rắn B gồm CaCl₂, KCl và một thể tích O₂ vừa đủ oxi hoá SO₂ thành SO₃ để điều chế 191,1 gam dung dịch H₂SO₄ 80%. Cho chất rắn B tác dụng với 360 ml dung dịch K₂CO₃ 0,5M (vừa đủ) thu được kết tủa C và dung dịch D. Lượng KCl trong dung dịch D nhiều gấp 22/3 lần lượng KCl có trong A.
- Tính khối lượng kết tủa A. - Tính % khối lượng của KClO₃ trong A.
Giải

5. Hoà tan 1,74g MnO2 trong 200ml axit clohiđric 2M. Tính nồng độ (mol/l) của HCl và MnCl2 trong dung dịch sau khi phản ứng kết thúc. Giả thiết khí clo thoát hoàn toàn khỏi dung dịch và thể tích của dung dịch không biến đổi.
Giải
                                MnO₂ + 4HCl ® MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O
          1 mol    4 mol        1 mol
      0,02mol   0,08 mol   0,03mol

Nhìn vào phương trình phản ứng, ta thấy 1 mol MnO2 tác dụng với 4 mol HCl tạo nên 1 mol MnCl2. Vậy 0,02 mol MnO2 đã tác dụng với 0,08 mol HCl tạo nên 0,02 mol MnCl2.
Số mol HCl còn lại trong dung dịch là : 0,4 mol - 0,08mol = 0,32 mol