Lý thuyết hóa học 10 chương 5: Nhóm halogen

Chương 5: NHÓM HALOGEN

A. Lí thuyết
I. Đặc điểm về halogen
1. Vị trí , cấu tạo:
* Vị trí :
+Nhóm Halogen (các nguyên tố thuộc nhóm VIIA) gồm: 9F, 17Cl, 35Br, 53I, 85At
(At là nguyên tố phóng xạ).
+ Hal đứng ở cuối các chu kì ( Trừ CK 1 ) ,trước các nguyeentoos khí hiếm
* Cấu tạo :
+ Các nguyên tử halogen (X) có 7 electron lớp ngoài cùng, là những phi kim im hoạt động dễ
nhận 1 thêm electron trong phản ứng hoá học để tạo ion X -.
X + 1e  X+ Cấu hình electron ngoài cùng: ns2 np5.
+ Trong hợp chất thì flo luôn có số oxi hoá là -1 do XF lớn nhất và bằng 3,98.
+ Trừ F , các hal còn lại [ Cl , Br, I ] ngoài số oxi hoá và -1 còn có số oxi hoá là +1, +3, +5, +7
Nguyên nhân: Do Cl, Br, I (có độ âm điện thấp hơn) song lớp ngoài cùng còn có obitan d trống
nên ở trạng thái kích thích có thể chuyển 1, 2, 3 electron ở lớp ngoài cùng sang obitan d trống
này tạo số electron độc thân là 3, 5, 7.
3s2


3p5
 

3d0

2. Đặc điểm đơn chất halogen X2 (ở nhiệt độ thường).

- Flo là chất khí màu lục nhạt ( xanh nhạt ) .
- Clo là chất khí màu vàng lục.
- Brom là chất lỏng màu nâu đỏ.

- Iot là chất rắn, màu đen tím.
Chú ý :
*. Với brom khi tan vào nước thành nước brom có màu vàng da cam.
*. Với I2 khi đun nóng, nó chuyển sang I2 ở thể hơi, không qua trạng thái lỏng, gọi là hiện
tượng thăng hoa.
3. Đặc điểm chung của hợp chất AgX

Trong dung dịch:
- AgF là chất tan không màu.
- AgCl là chất kết tủa màu trắng.
- AgBr là chất kết tủa (màu vàng nhạt).
- AgI là chất kết tủa (màu vàng đậm).
II. Tính chất học học của đơn chất X2
Nhận xét: Các đơn chất halogen X2 là những phi kim có tính oxi hoá mạnh và tính oxi hóa
giảm theo thứ tự sau . F2  Cl2  Br2  I 2

X  1e ��
� X


1.Tác dụng với kim loại: Đơn chất halogen X2 oxi hoá kim loại tạo muối MXn (muối
halogenua).

TQ : M 

n
 t
X 2 ��
� MX n
2

0

t
2Na +Cl2 ��
� 2NaCl
0
t
Mg + Cl2 ��
� MgCl2
0

t
2Al + 3Cl2 ��
� 2AlCl3
Chú ý :1. F2 oxihóa tất cả các kim loại
2. Các halogen Cl2 , Br2 oxihóa hầu hết các kim loại ( từ Au , Pt ) , tạo hợp chất có hóa trị cực
đại
t0
2Fe + 3Cl2 ��
� 2FeCl3
3. Riêng I2 oxihóa các kim loại thường tạo hợp chất có hóa trị thấp
t0
Fe + I2 ��
� FeI2
0

t
Cu + I2 ��
� Cu2I2

2. Tác dụng với phi kim
a). Tác dụng với hiđro tạo HX (khí hiđro clorua)
H2 + F2 ��
� 2HF
a /s
H2 + Cl2 ��
� 2HCl ( tỉ lệ 1: 1 có chiếu sáng có thể gây nổ )
�
un n�
ng
H2 + Br2 ����
� 2HBr
xt Pt
�����
H2 + I2 �����
2HI
356� 5000 C

NX : Qua đk pứ với hiđro chứng minh độ hoạt động hoá học của F2 > Cl2 > Br2 > I2
b) Với phi kim khác
*) Flo : F2 phản ứng hầu hết với các phi kim
t0
S + F2 ��
� SF6 ( lưu huỳnh hexan florua)
Chú ý : Khi đun nóng F2 có thể pư được với cả Cl2 , Kr , Xe
t0
Xe + F2 ��
� XeF2
*) Clo , Brom , iot : phản ứng với P , S

t0
2P + 5Cl2 ��
� 2PCl5 ( photpho penta clorua)
0

t
2P + 3I2 ��
� 2PI3

( photpho tri iotua)

Chú ý :
1. Clo , Brom , iot không pư trực tiếp với O2 , N2 , C
2. Nước Clo đun sôi với P ,S thì P, S bị oxi hóa đến số oxh cực đại
t0
S + 3Cl2 + 4H2O ��
� H2SO4 + 6HCl
0

t
2P + 5Cl2 + 8H2O ��
� 2H3PO4 + 10HCl

3.Tác dụng với nước
a). Flo: Tác dụng mãnh liệt với nước và bốc cháy khi gặp hơi nước nóng.
2F2 + 2H2O  4HF + O2 


b) Clo, brom tác dụng một phần với nước (Br2 chậm hơn).
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Br2 + H2O  HBr + HBrO ( axithipobromơ )
Chú ý : * Nhận xét: Trong phản ứng với nước thì clo, brom vừa là chất khử vừa là chất oxi
hoá.
* Axit HClO là một axit yếu song nó có tính oxi hoá mạnh và có tính tẩy màu (do Cl +1 gây ra).
c). Iot: Hầu như không phản ứng với nước.
4. Tác dụng với clo tạo dung dịch kiềm
a) Tác dụng dung dịch NaOH, KOH ở nhiệt độ thường tạo dung dịch nước javen.

KCl  KClO
3 + H2 O
Cl2 +KOH  1 44 2 4 4
Nước gia ven.

Chú ý :
* Khi cho F2 pư nhanh với dd kiềm xảy ra pư sau :
2F2 + 2 NaOH ��
� 2NaF + F2O + H2O
* Khi đun nóng dung dịch kiềm thì có phản ứng:
t0
3Cl2 + 6KOH đặc ��
� 5KCl + KClO3 + 3H2O
b) Tác dụng Ca(OH)2 tạo clorua vôi (có 2 trường hợp )
*) dung dịch Ca(OH)2 :
2Cl2 + 2Ca(OH)2  Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O
*) Ca(OH)2 bột :

2Cl2 + 2Ca(OH)2  CaOCl2 + H2O

5. Halogen mạnh đẩy Halogen yếu ra khỏi dung dịch muối hay dung dịch axit
VD1 :

VD2 :

Cl2 + 2NaBr  2NaCl + Br2
Cl2 + 2NaI  2NaCl + I2
Br2 + 2NaI  2NaBr + I2
Br2 + 2HI  2HBr + I2
Cl2 + 2HI  2HCl + I2
Cl2 + H2S  2HCl + S.

VD khác:
* Chú ý:
1. Flo không có tính chất trên vì flo phản ứng mãnh liệt với nước.
2. Khi sục khí clo vào dung dịch gồm 2 muối ( NaCl, NaBr, NaI ) thì thứ tự phản ứng
sẽ là:
Cl2 + 2NaI  2NaCl + I2
(1)
Cl2 + 2NaBr  2NaCl + Br2
(2)
Nếu sau phản ứng (1) mà NaI dư thì có phản ứng (2).
Giải thích : Tính khử tăng theo thứ tự sau : F - < Cl - < Br - < I 6.Tác dụng với hợp chất có tính khử (có tính oxi hoá yếu hơn )
t0
VD1:
2FeCl2 + Cl2 ��
� 2FeCl3
0

t
FeCl2 + Br2 ��
� FeCl3 + 2FeBr3

VD2:

H2S + 4Cl2 + 4H2O  2HCl + H2SO4

VD3:

2
SO2 + 1 24 2 4 3
 2HBr + H2SO4

Br + 2H O

dd màu da cam.
* Chú ý:
1. Riêng brom có thể tác dụng được với nứơc clo và chất oxi hoá mạnh.
Br2 + 2Cl2 + 3H2O  4HCl + 2HBrO3 (axit bromic)
2Br2 + 2H2O + 4AgNO3  4AgBr  + 4HNO3 + O2
2. I2 có một số pư đặc biệt :
+ Phản ứng với muối thiosunfat : Na2S2O3 + I2  Na2S4O6 + 2NaI
+ I2 pư với hồ tinh bột tạo thành hợp chất có màu xanh thẫm
III. Điều chế
1. Điều chế clo
a). Trong công nghiệp
*) Điện phân dung dịch muối ăn có màng ngăn
dpdd
2NaCl + H2O ���
� 2NaOH + Cl2 + H2
anot (-)

catot (+)
Nếu không có màng ngăn thì clo tác dụng với dung dịch kiềm tạo nước javen.
*) Trong phòng thí nghiệm :
+ Cho axit HCl đặc tác dụng với chất oxi hoá mạnh (MnO2 , . KClO3 , KMnO4 , K2Cr2O7 ,
PbO2.. )
VD:
2KMnO4 + 16HCl  2KCl + MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
KClO3 + 6HCl  KCl + 3Cl2 + 3H2O
K2Cr2O7 + 14HCl  2KCl + 2CrCl3 + 7H2O + 3Cl2
MnO2 + 4HCl  MnCl2 + 2H2O + Cl2
HNO3 + HCl  NO2 + Cl2 + H2O
HClO3 + HCl  Cl2 + H2O
xtCuCl2
���
�
� 2Cl 2 + 2H2O
+ Cho HCl td với O2 có đá bọt CuCl2 ,ở 4000C : 4HCl + O2 ����
�
0
400 C

2. Điều chế flo:
Điện phân hỗn hợp lỏng HF và NaF với điện cực grafit (điện cực trơ).
3. Điều chế brom
Từ nước biển sau khi loại NaCl được dung dịch NaBr rồi sục Cl 2 vào.
Cl2 + 2NaBr  2NaCl + Br2
4. Điều chế iôt: Từ rong biển

Bài 2: HỢP CHẤT CỦA HALOGEN
A. HỢP CHẤT HX ( hiđrohalogenua : HF, HCl, HBr, HI ).

I.Tính chất vật lí : HX là những chất khí không màu, tan tốt trong nước tạo thành dung dịch
axit mạnh ( trừ HF ), phân li hoàn toàn
II. Tính chất hóa học : Tính chất hóa học chủ yếu là tính axit và tính khử
Độ mạnh tính khử tăng : HF < HCl < HBr < HI
1) Tính axit : Độ mạnh axit tăng từ : HF < HCl < HBr < HI
Có đầy đủ tính chất của một a xit thông thường
* Làm đổi màu chỉ thị
* Tác dụng kim loại đứng trước H
* Tác dụng bazơ ( oxit bazơ )
* Tác dụng với muối của axit yếu hơn
2) Tính khử : Độ mạnh tính khử tăng từ : HF < HCl < HBr < HI , cụ thể :
* Florua : chỉ bị oxh khi điện phân muối florua nóng chảy
* Clo rua ,Brômua :bị oxh bởi các chất oxh mạnh như MnO 4  , Cr2O7 2 , MnO 2 � trong
mt H 

2KMnO 4  10HBr  3H 2SO 4 ��
� 2Mn SO 4   K 2SO 4  5Br2  8H 2O
MnO 2  2HCl  H 2SO 4 ��
� Mn SO 4  Cl 2  2H 2O
HBr + K2Cr2O7 + H2SO4  ?
FeCl2 + KMnO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + Cl2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O

*Iotua có tính khử khá mạnh nên dễ bị oxh thông thường như Fe3 , O 2 �

2HI 2FeCl3 ��
� 2FeCl 2  I 2  2HCl
O 2  4HI ��
� 2I 2  2H 2O

CuSO4 + KI  Cu2I2
+ I2 + K2SO4
Kết tủa trắng
* Chú ý:
1. Dung dịch HF là một axit yếu song có tính chất riêng là ăn mòn các đồ vật làm bằng thuỷ
tinh.
SiO2 + 4HF  SiF4 + 2H2O , pư này dùng để khắc thủy tinh
Silic đioxit
silic tetra florua
2.Hỗn hợp [ 3 thể tích HCl đặc + 1 thể tích HNO3 đặc ] được gọi là nước cường toan ( hay
cường thủy ) có khả năng hòa tan được Au , Pt
Au + 3HCl + HNO3  AuCl3 + NO + H2O ( NO là khí không màu hóa nâu trong KK )
III. Điều chế axit HX:
1) Phương pháp tổng hợp ( pp này thường được áp dụng đ/c HF và HCl ):

H2  X

 ��
� 2HX
a /s
H2 + Cl2 ��
� 2HCl

2) Phương pháp sunfat:

2


t  250
VD1 : NaCl + H2SO4 đặc ����

NaHSO4 + HCl 
0
t �400 C
2NaCl + H2SO4đặc ���
�
� Na2SO4 + 2HCl 
VD2: Từ CaF2 (canxi florua) và dung dịch axit H2SO4 đặc.
CaF2 + H2SO4 đ  CaSO4 + 2HF
Chú ý : Không áp dụng pp này để đ/c HBr , HI vì HBr , HI có tính khử sẽ td với H2SO4đặc
0

0

3) Phương pháp thủy phân photpho halogenua ( pp này thích hợp để đ/c HBr và HI ):
PX3 + 3H2O 3HX  + H3PO3
4) Phương pháp hal tác dụng với hợp chất chứua Hiđro ( pp này thích hợp để đ/c HBr và
HI ):
I2 + H2S  HI + S 
IV. Nhận biết ion halogenua X 
1) ion clorua :
* Đa số các muối clorua đều tan trong nước trừ AgCl  trắng ; PbCl2  trắng ; CuCl trắng ;
HgCl  trắng ( hay Hg2Cl2 )
* Nhận biết ion clorua , dùng dung dịch AgNO3
2) ion bromua
* Đa số các muối bromua đều tan trong nước trừ AgBr vàng nhạt ; HgBr  trắng ; PbBr2 
không màu ; CuBr  không màu
* Nhận biết ion Bromua , dùng dung dịch AgNO3
3) ion iotua
* Đa số các muối iotua đều tan trừ AgI vàng đậm , HgI2 đỏ , PbI2 màu vàng , Cu2I 2 trắng
* Nhận biết ion Iotua

+ dùng dung dịch AgNO3 tạo  vàng đậm
+ dùng dung dịch Hg SO4 tạo  đỏ
+ dùng dung dịch CuSO4 tạo  trắng Cu2I2 có lẫn màu nâu I2
4KI + 2CuSO4  Cu2I2 + I2 + 2K2SO4
Chú ý: Hợp chất AgX dễ bị phân huỷ khi có ánh sáng hay nhiệt độ.
TQ:
2AgX  2Ag (đen) + X2
AgBr là một chất rất nhạy cảm với ánh sáng.

B. CÁC OXI AXIT CỦA HALOGEN
* Flo không tạo ra oxiaxit
* Clo , Brom , iot tạo ra một số oxi axit

HXO   
VD :

HXO2     

HXO3    

HXO4    

HClO
Ax hipoclorơ

HClO2
Ax clorơ

HClO3
Ax cloric

HClO4
Ax pe cloric

HBrO
Ax hipo bromơ

HBrO2
Ax bromơ

HBrO3
Ax bromic

HBrO4
Ax pe bromic


Chú ý :
1. Từ HClO đến HClO4 tính axit và tính bền tăng , tính oxh giảm
2. Muối có oxi của clo đều kém bền , bị nhiệt phân cho Cl- và O2 :
t 0C
3NaClO ��
� NaCl + NaClO3
0

t C
4NaClO3 ��
� NaCl + 3NaClO4
0
t C

NaClO4 ��
� NaCl + 2O2

C. HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA CLO
I. Nước Javen.
1) Thành phần: Dung dịch nước javen chứa đồng thời 2 muối NaCl và NaClO.
2) Tính chất:
* Do chứa muối NaClO (chứa Cl+) nên có tính oxi hóa mạnh, kém bền với nhiệt và tính tẩy
màu
NaClO + 2HCl  NaCl + Cl2 + H2O
0

70 C
3NaClO ���
� NaClO3 + 2NaCl
* Muối NaClO là muối của axit yếu (yếu hơn axit cacbonic)
NaClO + H2O + CO2  NaHCO3 + HClO
3) Điều chế: * Cho clo tác dụng với dung dịch kiềm ở nhiệt độ thường. Cl2 + 2NaOH 
NaCl + NaClO + H2O
* Điện phân dung dịch muối NaCl trong điều kiện không có màng ngăn.
dp
2NaCl + 2H2O ��
� 2NaOH + Cl2 + H2
Cl2 + 2NaOH  NaCl + NaClO + H2O
4 )Ứng dụng: - Dùng để tẩy trắng tẩy uế, …

II. Kali clorat (hay muối Bec tole): KClO3
1) Tính chất: là chất oxi hoá mạnh (được dùng để điều chế oxi trong phòng thí nghiệm, sản
phẩm diêm, thuốc súng.)
5KClO3 + 6P ��

� 5KCl + 3P2O5
MnO 2
� 2KCl + 3O2.
2KClO3 ���
t0

KClO3 + HCl đặc  KCl + Cl2 + H2O
KClO3 + HCl đặc + H2SO4  K2SO4 + Cl2 + H2O
0

2) Điều chế: *

100 C
3Cl2 + 6KOH ���
� 5KCl + KClO3 + 3H2O
t 0C
* 6Cl2
+ 6Ca(OH)2 ��
� 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O
Lamlanh
Ca(ClO3)2 + 2KCl ����
CaCl2 + 2KClO3
dp
*
KCl + 3 H2O ��� KClO3 + H2
III. Clorua vôi:

1. Công thức cấu tạo:

Ca  Cl

|
O  Cl

2. Tính chất: Do chứa Cl +1 nên có tính oxi hoá mạnh, tính tẩy màu
- Là chất rắn (bột) màu trắng và là muối hỗn tạp. (Do chứa hai gốc axit Cl- và ClO-)
- Tác dụng được với CO2 có hơi nước.
2CaOCl2 + CO2 + H2O  CaCO3 + CaCl2 + 2HClO.


- Tính oxihóa : HCl đ + CaOCl2  Cl2 + CaCl2 + H2O
Chú ý : CaOCl2 + CO2  CaCO3 + Cl2
3. Điều chế: Cho Cl2 + Ca(OH)2 dạng bột hay sữa.
Cl2 + Ca(OH)2  CaOCl2 + H2O
Nếu dung dịch Ca(OH)2 dư thì nó tạo CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O
Cl2 + Ca(OH)2 (dd)  CaCl2 + Ca(ClO)2 + H2O
4. Ứng dụng: dùng tẩy trắng, tẩy uế.
PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HAI HALOGEN X , Y
NẰM Ở HAI CHU KỲ LIÊN TIẾP
TQ: Khi cho hỗn hợp A gồm 2 muối natri của X, Y, (NaX, NaY) (Với X, Y là hai halogen nằm
ở hai chu kỳ liên tiếp kết tủa hoàn toàn bởi dung dịch AgNO3 hay tác dụng với dung dịch
AgNO3 dư thu được m(g) kết tủa.
Khi đó ta cần xét 2 trường hợp:
Trường hợp 1: Xét X là flo, Y là clo  NaF
và NaCl
Phản ứng hỗn hợp với AgNO3 (chỉ có NaCl phản ứng).
Tính số mol của NaCl: nNaCl = n AgNO .
Thay vào phương trình khối lượng xem có thoả mãn không (tức mNaCl < mhh).
Xét trường hợp 2: Với x, y nó thuộc các halogen từ clo  iot.
Dùng phương pháp trung bình .
Đặt công thức phân tử trung bình của 2 muối là N NaX ?

(đ/k: MX < M X < MY hoặc X < X < Y )
Phương trình phản ứng: NaX + AgNO3  AgX  + NaNO3
Ta có: n NaX  n AgX  n NaNO phản ứng.
Tính M X dựa vào điều kiện  kết quả.
3

3

Cần nhớ: n 

m
; 9F (19);
M

Cl (35,5); 35Br (80);

17

55

I (127)

BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THỨ TỰ PHẢN ỨNG
TQ: Khi dẫn clo vào dung dịch X gồm NaCl, NaBr, NaI thì thứ tự phản ứng là:
Cl2 + 2NaI  2NaCl + I2
(1)
Cl2 + NaBr  NaCl + Br2
(2)
Nhận xét: nếu sau phản ứng (1) mà Cl2 hết, NaI đủ hoặc dư thì không có phản ứng (2)
TQ2: Khi dẫn hỗn hợp X gồm clo, brom vào dung dịch NaI thì thứ tự phản ứng là:

Cl2 + 2NaI  2NaCl + I2
(1)
Br2 + 2NaI  2NaBr + I2
(2)
Nhận xét: Nếu sau phản ứng (1) mà NaI dư, clo hết thì sẽ có phản ứng (2).