Chương I: Các halogen 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. I- 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: Kim loại yếu: 2Fe + 3Cl2  2FeCl3 Cu + Cl2  CuCl2 2- Tác dụng với phi kim Cl2 + H2 as   2HCl 3- Tác dụng với nước Cl2 + H2O  HCl + HClO 3 Nếu để dung dịch nước clo ngoài ánh sáng, HClO không bền phân huỷ theo phương trình: HClO  HCl + O Sự tạo thành oxi nguyên tử làm cho nước clo có tính tẩy màu và diệt trùng. 4- Tác dụng với dung dịch kiềm: Cl2 + 2KOH 0 t th- êng   KCl + KClO + H2O 3Cl2 + 6KOH 2Cl2 + 2Ca(OH)2 loãng 5KCl + KClO3 + 3H2O 0  75 C    CaCl2 + Ca(OCl)2 + 2H2O Cl2 + Ca(OH)2 huyền phù  CaOCl2 + H2O 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: MnO2 + 4HCl đặc 0 t   MnCl2 + Cl2 + 2H2O 4 2KMnO4 + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 2NaCl + 2H2O ®pdd   mnx 2NaOH + Cl2  + H2  II- Axit HCl 1- Tác dụng với kim loại (đứng trước H): 2AlCl3 +3 H2  2Al + 6HCl  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 5- Điều chế 0 t   H2 + Cl2 as   2HCl NaCl tinh thể + H2SO4 đặc NaHSO4 + HCl  (hoặc 2NaCl tinh thể + H2SO4 đặc 0 t   2Na2SO4 + HCl  ) 5 Cl2 + 2KOH  KCl + KClO + H2O III. Nước Giaven 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) B. Bài tập có lời giải: 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: 2NaNO3 0 t  2NaNO2 + O2 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. 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. 6 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. 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. 7 6. Khi đun nóng muối kali clorat, không có xúc tác, thì muối này bị phân huỷ đồng thời theo hai phương trình hóa học sau: KClO3  2 KCl + 3 O2 + KCl (a) 2 4 KClO3  3 KClO4 (b) Hãy tính: Phần trăm khối lượng KClO3 bị phân huỷ theo (a)? Phần trăm khối lượng KClO3 bị phân huỷ theo (b)? Biết rằng khi phân huỷ hoàn toàn 73,5g kali clorat thì thu được 33,5g kali clorua. Hoàn 7. thành sơ đồ biến hoá sau : t0 KClO 3  A  B A  MnO 2  H 2SO4  C  D  E  F § pnc A  G  C t0 G  H 2O  L  M vµ C  L  KClO 3  A  F 8. Cho axit clohiđric, thu được khi chế hóa 200g muối ăn công nghiệp (còn chứa một lượng đáng kể tạp chất), tác dụng với d MnO2 để có một lượng khí clo đủ phản ứng với 22,4g sắt kim loại. Xác định hàm lượng % của NaCl trong muối ăn công nghiệp. 8 9. Cần bao nhiêu gam KMnO4 và bao nhiêu ml dung dịch axit clohiđric 1M để có đủ khí clo tác dụng với sắt tạo nên 16,25g FeCl3 ? 10. Nung mA gam hỗn hợp A gồm KMnO4 và KClO3 ta thu đư­ ợc chất rắn A1 và khí O2. Biết KClO3 bị phân huỷ hoàn toàn theo phản ứng : 2KClO3  2KCl + 3O2 (1) còn KMnO4 bị phân huỷ một phần theo phản ứng :  K2MnO4 + MnO2 + O2 2KMnO4 (2) Trong A1 có 0,894 gam KCl chiếm 8,132% khối lượng. Trộn lượng O2 thu được ở trên với không khí theo tỉ lệ thể tích V o : 2 Vkk = 1:3 trong một bình kín ta được hỗn hợp khí A2. Cho vào bình 0,528 gam cacbon rồi đốt cháy hết cacbon thu được hỗn hợp khí A3 gồm ba khí, trong đó CO2 chiếm 22,92% thể tích. a. Tính khối lượng mA. b. Tính % khối lượng của các chất trong hỗn hợp A. Cho biết: Không khí chứa 80% N2 và 20% O2 về thể tích. 11. Điện phân nóng chảy a gam muối A tạo bởi kim loại M và halogen X ta thu được 0,96g kim loại M ở catốt và 0,896 lít khí (đktc) ở anốt. Mặt khác hoà tan a gam muối A vào nước, sau đó cho tác dụng với AgNO3 dư thì thu được 11,48 gam kết tủa. 9 1. Hỏi X là halogen nào ? 2. Trộn 0,96 gam kim loại M với 2,242 gam kim loại M’ có cùng hoá trị duy nhất, rồi đốt hết hỗn hợp bằng oxi thì thu được 4,162 gam hỗn hợp hai oxit. Để hoà tan hoàn toàn hỗn hợp oxit này cần 500ml dung dịch H2SO4 nồng độ C (mol/l). a. Tính % số mol của các oxit trong hỗn hợp của chúng. b. Tính tỷ lệ khối lượng nguyên tử của M và M’. c. Tính C (nồng độ dung dịch H2SO4). Cho: F = 19; Cl = 35,5 ; Br = 80 ; I = 127 ; Ag = 108 ; O = 16. 12. A, B là các dung dịch HCl có nồng độ khác nhau. Lấy V lít dung dịch A cho tác dụng với AgNO3 dư thì tạo thành 35,875 gam kết tủa. Để trung hoà V’ lít dung dịch B cần dùng 500 ml dung dịch NaOH 0,3 M. 1. Trộn V lít dung dịch A với V’ lít dung dịch B ta được 2 lít dung dịch C (cho V + V’ = 2 lít). Tính nồng độ mol/l của dung dịch C. 2. Lấy 100 ml dung dịch A và 100 ml dung dịch B cho tác dụng hết với Fe thì lượng H2 thoát ra từ hai dung dịch chênh lệch nhau 0,448 lít (đktc). Tính nồng độ mol/l của các dung dịch A, B. Cho: Cl = 35,5 ; Ag = 108. 10 13. Cho khí HI vào một bình kín rồi đun nóng đến nhiệt độ xác định để xảy ra phản ứng sau: 2 HI (k) € H2 (k) + I2 (k) H = ­ 52 kJ. 1. Tính năng lượng liên kết H ­ I, biết rằng năng lượng liên kết H ­ H và I ­ I tương ứng bằng 435,9 kJ/mol và 151 kJ/mol. 2. Tính phần trăm số mol HI bị phân ly thành H2 và I2 khi phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, biết rằng tốc độ phản ứng thuận (vt) và nghịch (vn) được tính theo công thức: vt = kt [HI]2 và vn = kn [H2][I2] và kn = 64 kt. 3. Nếu lượng HI cho vào ban đầu là 0,5 mol và dung tích bình phản ứng là 5 lít thì khi ở trạng thái cân bằng nồng độ mol/l của các chất trong phản ứng là bao nhiêu? 4. Nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác có ảnh hưởng như thế nào đến sự chuyển dịch cân bằng của phản ứng trên ? Dựa vào nguyên lý Lơsatơlie hãy giải thích ? 14. Đun 8,601 gam hỗn hợp A của natri clorua, kali clorua và amoni clorua đến khối lượng không đổi. Chất rắn còn lại nặng 7,561 gam, được hoà tan trong nước thành một lít dung dịch. Người ta thấy 2 ml dung dịch phản ứng vừa đủ với 15,11 ml dung dịch bạc nitrat 0,2 M. Tính % khối lượng của Na, K, N, H và Cl trong hỗn hợp. 11 15. 1. Người ta có thể điều chế Cl2 bằng cách cho HCl đặc, dư tác dụng với m1 gam MnO2, m2 gam KMnO4, m3 gam KClO3, m4 gam K2Cr2O7. a. Viết phương trình phản ứng xảy ra. b. Để lượng Cl2 thu được ở các trường hợp đều bằng nhau thì tỷ lệ: m1 : m2 : m3 : m4 sẽ phải như thế nào ?. c. Nếu m1 = m2 = m3 = m4 thì trường hợp nào thu được nhiều Cl2 nhất, trường hợp nào thu được Cl2 ít nhất (không cần tính toán, sử dung kết quả ở câu b). 2. Nên dùng amoniac hay nước vôi trong để loại khí độc Cl2 trong phòng thí nghiệm, tại sao ? Hướng dẫn giải Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2 1. 65g 1 mol 21,45g x = 0,33mol 2 NaNO3 2.85g 25,5g 0 t  2 NaNO2 + O2 1mol y = 0,15mol MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O 87g 1mol 12