Với giải sách bài tập Hóa học 10 Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen sách Cánh diều hay, chi tiết giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Hóa học 10. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Hóa học lớp 10 Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Bài 17.1 trang 56 sách bài tập Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về nguyên tử các nguyên tố nhóm VIIA?

A. Có 7 electron hóa trị.

B. Theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử thì độ âm điện giảm.

C. Theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử thì khả năng hút cặp electron liên kết giảm.

D. Theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử thì bán kính nguyên tử giảm.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Phát biểu D không đúng vì: Trong nhóm VIIA, theo chiều tăng dần điện tích hạt nhân nguyên tử thì bán kính nguyên tử tăng.

Bài 17.2 trang 56 sách bài tập Hóa học 10: a) Điền tên và kí hiệu các nguyên tố halogen bền vào vị trí các nguyên tố A, B, C, D bên dưới. Biết mỗi vòng tròn minh họa cho một nguyên tử với tỉ lệ kích thước tương ứng.

b) Viết công thức phân tử đơn chất của mỗi nguyên tố tương ứng.

c) Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thông thường, các đơn chất này tồn tại ở trạng thái nào? Từ đó, dự đoán thứ tự tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tương ứng giữa chúng trong cùng điều kiện áp suất.

Lời giải:

a) Từ fluorine đến iodine bán kính nguyên tử tăng dần. Ta có kết quả điền như sau:

A: Fluorine, F;

B: Bromine, Br;

C: Iodine, I;

D: Chlorine, Cl.

b) Công thức phân tử đơn chất của mỗi nguyên tố tương ứng:

A: Fluorine, F₂;

B: Bromine, Br₂;

C: Iodine, I₂;

D: Chlorine, Cl₂.

c) Trạng thái các đơn chất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thông thường:

Từ trạng thái này dự đoán nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các halogen tăng dần theo thứ tự: F₂, Cl₂, Br₂, I₂.

Bài 17.3 trang 56 sách bài tập Hóa học 10: Nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen tăng từ fluorine đến iodine là do từ fluorine đến iodine,

A. khối lượng phân tử và tương tác van der Waals đều tăng.

B. tính phi kim giảm và tương tác van der Waals tăng.

C. khối lượng phân tử tăng và tương tác van der Waals giảm.

D. độ âm điện và tương tác van der Waals đều giảm.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen tăng từ fluorine đến iodine là do từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử và tương tác van der Waals đều tăng.

Bài 17.4 trang 57 sách bài tập Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về đơn chất nhóm VIIA?

A. Tính chất đặc trưng là tính oxi hoá.

B. Màu sắc đậm dần từ fuorine đến iodine.

C. Từ fluorine đến bromine rồi iodine, trạng thái của các đơn chất chuyển từ khí đến lỏng rồi rắn.

D. Khả năng phản ứng với nước tăng từ fluorine đến iodine.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Phát biểu D không đúng vì: Khả năng phản ứng với nước giảm từ fluorine đến iodine.

Bài 17.5 trang 57 sách bài tập Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về tính chất và phản ứng của đơn chất nhóm VIIA?

A. Tính oxi hoá giảm dần từ fluorine đến iodine.

B. Phản ứng với nhiều kim loại, tạo thành hợp chất ion. Phản ứng với một số phi kim, tạo thành hợp chất cộng hoá trị.

C. Khi phản ứng với đơn chất hydrogen, các đơn chất nhóm VIIA thể hiện tính khử.

D. Khi phản ứng với đơn chất hydrogen, mức độ phản ứng giảm dần từ fluorine đến iodine.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A, B, D

Phát biểu C sai vì: Khi phản ứng với đơn chất hydrogen, các đơn chất nhóm VIIA thể hiện tính oxi hóa.

Bài 17.6 trang 57 sách bài tập Hóa học 10: Nối mỗi chất trong cột A với những tính chất tương ứng của chúng trong cột B.

Lời giải:

- a ghép với 2, 4, 5, 7

a) Chlorine, Cl₂:

2. Là chất khí ở điều kiện thường.

4. Là chất oxi hoá khi phản ứng với kim loại.

5. Có độc tính cao.

7. Dùng để xử lí nước sinh hoạt.

- b ghép với 1, 3, 4, 6

b) Iodine, I₂:

1. Hầu như không tan trong nước.

3. Là chất rắn ở điều kiện thường.

4. Là chất oxi hoá khi phản ứng với kim loại.

6. Có tương tác van der Waals mạnh nhất trong nhóm đơn chất halogen.

Bài 17.7 trang 57 sách bài tập Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng của đơn chất halogen với hydrogen?

A. Các phản ứng đều phát nhiệt mạnh và kèm hiện tượng nổ.

B. Phản ứng giữa fluorine với hydrogen diễn ra mãnh liệt nhất.

C. Điều kiện và mức độ phản ứng phù hợp với xu hướng giảm dần tính oxi hóa từ fluorine đến iodine.

D. Do hợp chất hydrogen iodide sinh ra kém bền (giá trị năng lượng liên kết nhỏ) nên phản ứng giữa iodine với hydrogen là phản ứng hai chiều.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B, C, D

A sai vì phản ứng giữa H₂ và Br₂ cần đun nóng, phản ứng diễn ra chậm; phản ứng giữa I₂ và H₂ cần đun nóng để diễn ra, phản ứng là thuận nghịch.

Bài 17.8 trang 58 sách bài tập Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng của đơn chất nhóm VIIA với nước?

A. Các đơn chất nhóm VIIA vừa thể hiện tính oxi hoá, vừa thể hiện tính khử; mức độ phản ứng giảm dần từ fluorine đến iodine.

B. Fluorine phản ứng rất mạnh với nước tạo dung dịch có tính oxi hoá mạnh, có thể dùng để sát khuẩn.

C. Phản ứng của bromine hoặc chlorine với nước đều là phản ứng thuận nghịch.

D. Iodine tan rất ít và hầu như không phản ứng với nước.

Lời giải:

Đáp án đúng là: C, D

A sai vì fluorine chỉ thể hiện tính oxi hóa.

B sai vì 2F₂ + 2H₂O → O₂ + 4HF; HF có tính oxi hóa yếu và không được dùng để sát khuẩn.

Bài 17.9 trang 58 sách bài tập Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về phản ứng của đơn chất nhóm VIIA với dung dịch muối halide?

A. Bromine phản ứng dễ dàng với dung dịch sodium fluoride để tạo ra đơn chất fluorine.

B. Khi cho vào dung dịch sodium chloride, fluorine sẽ ưu tiên phản ứng với nước.

C. Có thể sục khí chlorine vào dung dịch chứa potassium iodide để thu được iodine.

D. Iodine khó tan trong dung dịch sodium chloride.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

Bromine không phản ứng với dung dịch sodium fluoride.

Bài 17.10 trang 58 sách bài tập Hóa học 10: Phát biểu nào sau đây là không đúng khi nói về một số ứng dụng của đơn chất chlorine?

A. Khí chlorine có thể được dùng để tạo môi trường sát khuẩn cho nguồn nước cấp.

B. Khí chlorine phản ứng với dung dịch sodium hydroxide tạo dung dịch nước Javel dùng để sát khuẩn trong công nghiệp và trong gia đình.

C. Khí chlorine được sử dụng để sản xuất hydrogen chloride, từ đó tạo hydrochloric acid.

D. Do có độc tính, khí chlorine được sử dụng để trừ sâu trong nông nghiệp.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Khí chlorine không được sử dụng để trừ sâu trong nông nghiệp.

Bài 17.11 trang 58 sách bài tập Hóa học 10: Những phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Đơn chất chlorine có tính oxi hóa mạnh hơn đơn chất bromine và iodine.

B. Tương tác van der Waals của các đơn chất halogen tăng từ fluorine đến iodine đã góp phần làm tăng nhiệt độ sôi của chúng.

C. Thành phần của nước bromine gồm các chất: Br₂, H₂O, HBr, HBrO.

D. Hóa trị phổ biến của nguyên tố halogen là 1.

E. Đơn chất iodine phản ứng được với nước và với dung dịch sodium bromide.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A, B, C, D

Phát biểu E sai vì iodine hầu như không phản ứng với nước và không phản ứng với dung dịch sodium bromide.

Bài 17.12 trang 59 sách bài tập Hóa học 10: Nhúng giấy quỳ vào dung dịch nước chlorine thì thấy giấy quỳ chuyển sang màu đỏ. Nhưng ngay sau đó, màu đỏ trên giấy quỳ sẽ biến mất. Hãy giải thích hiện tượng này.

Lời giải:

Dung dịch nước chlorine gồm nước; hydrochloric acid (HCl); hypochlorous acid (HClO) và chlorine.

Nhúng giấy quỳ vào dung dịch nước chlorine thì thấy giấy quỳ chuyển sang màu đỏ do trong dung dịch nước chlorine có chứa các acid.

Nhưng ngay sau đó, màu đỏ trên giấy quỳ sẽ biến mất vì HClO có tính oxi hóa mạnh có thể phá hủy các hợp chất màu.

Bài 17.13 trang 59 sách bài tập Hóa học 10: Ở các đô thị, khi thay nước cho các bồn nuôi cá cảnh, người ta không cho trực tiếp nước sinh hoạt (nước máy) vào bồn cá. Nước này phải được chứa trong xô, thau, chậu khoảng một ngày rồi mới được cho vào bồn nuôi cá. Hãy giải thích.

Lời giải:

Nước sinh hoạt (nước máy) có chứa hàm lượng chlorine (trong ngưỡng cho phép với con người). Để đảm bảo sức sống cho cá cảnh, người ta không cho trực tiếp nước sinh hoạt (nước máy) vào bồn cá. Nước này phải được chứa trong xô, thau, chậu khoảng một ngày rồi mới được cho vào bồn nuôi cá nhằm làm giảm lượng chlorine dư trong nước sinh hoạt (chlorine dư phát tán vào không khí).

Bài 17.14 trang 59 sách bài tập Hóa học 10: Để bảo đảm vệ sinh, nước ở các hồ bơi thường xuyên được xử lý bằng hoá chất. Hãy tìm hiểu và cho biết:

a) Các hoá chất nào thường được sử dụng để xử lí vi khuẩn có trong nước hồ bơi?

b) Nhờ đâu mà các hoá chất ấy giúp xử lý vi khuẩn có trong nước hồ bơi?

c) Để bảo đảm an toàn cho người bơi trong hồ, cần lưu ý gì khi sử dụng các hoá chất ấy?

Lời giải:

a) Do khó bảo quản trong vận chuyển và lưu trữ, nước chlorine ít được sử dụng để khử khuẩn nước hồ bơi.

Trong thực tế người ta sử dụng nước Javel hoặc chlorine 70 (Ca(OCl)₂ hay Ca(ClO)₂, calcium hypochlorite dạng bột, dễ bảo quản, lưu trữ và sử dụng).

Ngoài ra người ta còn sử dụng hóa chất TCCA 90 dạng viên chứa hợp chất trichloroisocyanuric (C₃Cl₃N₃O₃).

b) Các hóa chất này giúp khử khuẩn trong nước hồ bơi do cung cấp hàm lượng ion hypochlorite có tính oxi hóa mạnh.

c) Để bảo đảm an toàn cho người bơi trong hồ, cần sử dụng hóa chất này theo đúng tỉ lệ nhất định được tính toán kĩ với lượng nước trong hồ và hàm lượng tồn dư các hóa chất này trong nước phải đạt tiêu chuẩn cho phép.

Bài 17.15 trang 59 sách bài tập Hóa học 10: Thổi một lượng khí chlorine vào dung dịch chứa m gam hai muối bromide của sodium và potassium. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cô cạn dung dịch, khối lượng chất rắn thu được giảm 4,45 gam so với lượng muối trong dung dịch ban đầu. Chọn phát biểu đúng về số mol khí chlorine đã tham gia phản ứng với các muối trên.

A. 0,10 mol.

B. Ít hơn 0,06 mol.

C. Nhiều hơn 0,12 mol.

D. 0,07 mol.

Lời giải:

Đáp án đúng là: B

Phản ứng có thể được viết như sau:

$\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)+B{r}^{-}\left(aq\right)\to \frac{1}{2}B{r}_2\left(l\right)+C{l}^{-}\left(aq\right)$

Theo đặc điểm của phản ứng: Khi 1 mol hỗn hợp muối (NaBr; KBr) chuyển thành 1 mol hỗn hợp muối (NaCl; KCl) thì khối lượng giảm:

80 – 35,5 = 45,5 (gam)

Theo đề bài: Khối lượng muối trong thí nghiệm đã giảm 4,45 gam.

Vậy n_muối = n_Cl^- _{phản ứng} = $\frac{4,45}{44,5}=0,1\left(mol\right)$

Nên $n_{C{l}_2}=\frac{0,1}{2}=0,05mol$

Bài 17.16 trang 59 sách bài tập Hóa học 10: a) Trong công nghiệp, xút (sodium hydroxide) được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Bằng phương pháp này, người ta cũng thu được khí chlorine (sơ đồ minh hoạ). Chất khí này được làm khô (loại hơi nước) rồi hoá lỏng để làm nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến và sản xuất hoá chất. Theo em, chất nào sau đây phù hợp để làm khô khí chlorine?

A. Sulfuric acid 98%.

B. Sodium hydroxide khan.

C. Calcium oxide khan.

D. Dung dịch sodium chloride bão hòa.

b) Từ quá trình điện phân nêu trên, một lượng chlorine và hydrogen sinh ra được tận dụng để sản xuất hydrochloric acid đặc thương phẩm (32%, D = 1,153 g mL^-1 ở 30^oC).

Một nhà máy với quy mô sản xuất 200 tấn xút mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m³ acid thương phẩm trên. Biết rằng, tại nhà máy này, 60% khối lượng chlorine sinh ra được dùng tổng hợp hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ chlorine đến acid thương phẩm đạt 80% về khối lượng.

Lời giải:

a) Đáp án đúng là: A

Chất được dùng làm khô chlorine phải hút được nước và không tác dụng với chlorine.

Vậy sulfuric acid 98% thỏa mãn.

b) Khối lượng acid thương phẩm được tạo ra cùng 200 gam xút:

$m_{acid}=\frac{200}{40}\times 36,5\times \frac{60}{100}\times \frac{80}{100}=87,6\left(gam\right).$

Khối lượng dung dịch acid thương phẩm 32% được tạo ra cùng 200 gam xút:

$m_{ddacid}=87,6.\frac{100}{32}=273,75\left(gam\right)$

Thể tích dung dịch acid thương phẩm 32% được tạo ra cùng 200 gam xút:

$V=\frac{m}{D}=\frac{273,75}{1,153}=237,4\left(mL\right)$

Vậy với 200 tấn = 200 × 10⁶ gam xút thì lượng acid thương phẩm được tạo thành tương ứng là: 237,4 × 10⁶ (mL) = 237,4(m³)

Bài 17.17 trang 60 sách bài tập Hóa học 10: Iodine là chất rắn, ít tan trong nước, nhưng lại tan khá dễ dàng trong dung dịch potassium iodide là do phản ứng sau:

I2 (s) + KI (aq) → KI3 (aq)

Vai trò của KI trong phản ứng trên là gì?

A. Chất oxi hóa.

B. Chất khử.

C. Vừa là chất oxi hóa, vừa là chất khử.

D. Không phải là chất oxi hóa cũng không phải là chất khử.

Lời giải:

Đáp án đúng là: D

Có thể nhận thấy potassium không thay đổi số oxi hóa (+1 trong các hợp chất).

Số oxi hóa của iodine trong đơn chất và potassium iodide lần lượt là 0 và -1 và giữa chúng không có số oxi hóa trung gian.

Như vậy, trong phản ứng này không có sự thay đổi số oxi hóa của các nguyên tố, do đó không phải là phản ứng oxi hóa – khử.

Thực tế, phản ứng này là sự kết hợp giữa ion I- và phân tử I2 tạo ion I3- bằng một liên kết cho – nhận.

Trong thực tế, phản ứng này giúp chuyển iodine (I2, ít tan trong nước) thành ion triodine (I3-, tan tốt trong nước) phân tán dễ dàng vào dung dịch. Dung dịch này có tính sát khuẩn.37,4 (m³).

Bài 17.18 trang 60 sách bài tập Hóa học 10: Calcium chloride hypochlorite (CaOCl₂) thường được dùng làm chất khử trùng bể bơi do có tính oxi hóa mạnh tương tự nước Javel. Tìm hiểu thêm về công thức cấu tạo của CaOCl₂, từ đó, biết được số oxi hóa của nguyên tử chlorine trong hợp chất trên là

A. +1 và -1.

B. -1.

C. 0 và -1.

D. 0.

Lời giải:

Đáp án đúng là: A

CaOCl₂ là muối hỗn tạp, được tạo nên bởi 1 cation kim loại và 2 anion gốc axit.

Công thức cấu tạo của CaOCl₂ là:

Bài 17.19 trang 60 sách bài tập Hóa học 10: Xét các phản ứng:

$X_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)\to 2HX\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0(*)$

với X lần lượt là Cl, Br, I.

Giá trị năng lượng liên kết (kJ mol^-1) một số chất được cho trong Phụ lục 2, SGK Hóa học 10, Cánh Diều.

a) Hãy tính biến thiên enthalpy chuẩn của mỗi phản ứng (*).

b) Hãy sắp xếp các phản ứng (*) theo thứ tự giảm dần của nhiệt lượng tỏa ra.

Lời giải:

a) Xét các phản ứng:

$X_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)\to 2HX\left(g\right){\Delta }_r{H}_{298}^0(*)$

Biến thiên enthalpy chuẩn được tính theo công thức:

${\Delta }_r{H}_{298}^0(*)=(1\times E_{X-X}+1\times E_{H-H})-2\times E_{H-X}$

Với phản ứng:

Cl₂(g) + H₂(g) → 2HCl(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0=(1\times E_{Cl-Cl}+1\times E_{H-H})-2\times E_{H-Cl}$

= (243 + 436) – 2 × 431 = -183 (kJ)

Với phản ứng:

Br₂(g) + H₂(g) → 2HBr(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0=(1\times E_{Br-Br}+1\times E_{H-H})-2\times E_{H-Br}$

= (193 + 436) – 2 × 364 = -99 (kJ).

Với phản ứng:

I₂(g) + H₂(g) → 2HI(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0=(1\times E_{I-I}+1\times E_{H-H})-2\times E_{H-I}$

= (151 + 436) – 2 × 297 = -7 (kJ).

b) Nhiệt lượng tỏa ra trong phản ứng của Cl₂ > Br₂ > I₂.

Phản ứng có giá trị biến thiên enthalpy chuẩn càng âm thì tỏa nhiệt càng nhiều.

Bài 17.20 trang 61 sách bài tập Hóa học 10: Từ bảng giá trị năng lượng liên kết (kJ mol^-1) dưới đây:

Hãy cho biết:

a) Liên kết nào bền nhất, liên kết nào kém bền nhất?

b) Giá trị biến thiên enthalpy chuẩn của hai phản ứng sau là bao nhiêu?

c) Trong hai phản ứng (1) và (2), phản ứng nào tỏa nhiệt nhiều hơn?

Lời giải:

a) Liên kết bền nhất là H – F. Năng lượng liên kết càng lớn thì liên kết càng bền.

c) Phản ứng (1) tỏa nhiều nhiệt hơn. Phản ứng có giá trị biến thiên enthalpy chuẩn âm hơn thì sẽ tỏa nhiệt nhiều hơn.

Bài 17.21 trang 61 sách bài tập Hóa học 10: Người ta thường tách bromine trong rong biển bằng quá trình sục khí chlorine vào dung dịch chiết chứa ion bromide. Phương trình hóa học của phản ứng có thể được mô tả dạng thu gọn như sau:

2Br^-(aq) + Cl₂(aq) → 2Cl^-(aq) + Br₂(aq)

Cho các số liệu enthalpy tạo thành chuẩn ${\Delta }_f{H}_{298}^0\left(kJmo{l}^{-1}\right)$ trong bảng dưới đây:

a) Tính biến thiên enthalpy chuẩn phản ứng trên.

b) Phản ứng trên có thuận lợi về năng lượng không?

Lời giải:

a) Với phản ứng:

2Br^-(aq) + Cl₂(aq) → 2Cl^-(aq) + Br₂(aq)

Dựa vào enthalpy tạo thành chuẩn của các chất, biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng được tính như sau:

${\Delta }_r{H}_{298}^0=2{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C{l}^{-}\right(aq\left)\right)+{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(B{r}_2\right(aq\left)\right)-2{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(B{r}^{-}\right(aq\left)\right)-{\Delta }_f{H}_{298}^0\left(C{l}_2\right(aq\left)\right)$

= 2 × (-167,16) + (-2,16) – 2 × (-121,55) – (-17,3) = -76,08 (kJ).

b) Đây là phản ứng tỏa nhiệt nên thuận lợi về mặt năng lượng. Thực tế phản ứng trên diễn ra dễ dàng.

Bài 17.22 trang 61 sách bài tập Hóa học 10: Hình sau đây là một phần phổ khối lượng của chlorine. Phổ này có hai tín hiệu, là hai đường thẳng xuất phát từ tọa độ 35 và 37 trên trục hoành. Nhờ đó, người ta biết được nguyên tố chlorine có hai đồng vị bền là ³⁵Cl và ³⁷Cl.

Tỉ lệ số nguyên tử của hai đồng vị cũng là tỉ lệ độ cao h₁ và h₂ (hay tỉ lệ cường độ tương đối) của hai tín hiệu:

a) Dùng thước (độ chia nhỏ nhất là mm) để đo h1 và h2. Từ đó tính tỉ lệ h1 : h2.

b) Số nguyên tử đồng vị ³⁵Cl gấp bao nhiêu lần số nguyên tử đồng vị ³⁷Cl?

c) Xác định phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị?

d) Xác định nguyên tử khối trung bình của chlorine.

Lời giải:

a) Dùng thước ta đo được:

h1 = 50 mm; h2 = 15 mm.

Vậy h1 : h2 = 50 : 15 = 10 : 3.

b) Số nguyên tử đồng vị ³⁵Cl gấp $\frac{10}{3}$ lần số nguyên tử đồng vị ³⁷Cl.

c) Phần trăm số nguyên tử của mỗi đồng vị là:

$\%C_{35}l=\frac{\frac{10}{3}}{\frac{10}{3}+1}\times 100\%=76,9\%$

%³⁷Cl = 100% - 76,9% = 23,1%.

d) Nguyên tử khối trung bình của chlorine là:

$\overline{A}=\frac{35\times 76,9+37\times 23,1}{100}=35,46$

Xem thêm các bài giải SBT Hoá học lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 14: Phản ứng hóa học và enthalpy

Bài 15: Ý nghĩa và cách tính biến thiên enthalpy phản ứng hóa học

Bài 16: Tốc độ phản ứng hóa học

Bài 17: Nguyên tố và đơn chất halogen

Bài 18: Hydrogen halide và hydrohalic acid

Lý thuyết Nguyên tố và đơn chất halogen

I. Giới thiệu về nguyên tố nhóm VIIA

- Các nguyên tố nhóm VIIA gồm fluorine, chlorine, bromine, iodine và hai nguyên tố phóng xạ astatine, tennessine.

- Một số đặc điểm của nguyên tố halogen được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 17.1. Một số đặc điểm của các nguyên tố halogen

Nguyên tố	Số hiệu nguyên tử	Cấu hình electron nguyên tử	Độ âm điện	Bán kính nguyên tử (pm)
Fluorine (F)	9	[He]2s22p5	3,98	42
Chlorine (Cl)	17	[Ne]3s23p5	3,16	79
Bromine (Br)	35	[Ar]3d104s24p5	2,96	94
Iodine (I)_	53	[Kr]4d105s25p5	2,66	115
Astatine (At)	85	[Xe]4f145d106s26p5	2,20	127
Tennessine (Ts)	117	[Rn]5f146d107s27p5	-	-

- Mỗi nguyên tử nguyên tố nhóm VIIA đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng, dạng ns²np⁵. Vì vậy chúng là các phi kim.

- Một số dạng tồn tại của các nguyên tố halogen phổ biến trong tự nhiên được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 17.2. Một số dạng tồn tại trong tự nhiên của các nguyên tố halogen

Nguyên tố	Một số dạng tồn tại trong tự nhiên
Fluorine	- CaF2 là thành phần chính của quặng fluorite. - Na3AlF6 là thành phần chính của quặng cryolite. - Ca5F(PO4)3 là thành phần chính của quặng fluorapatite.
Chlorine	- NaCl trong mỏ muối. - Các hợp chất chloride (chứa Cl-) tan trong nước biển, nước sông, trong máu động vật. - KCl.MgCl2.6H2O là thành phần chính của khoáng vật carnallite. - NaCl.KCl là thành phần chính của khoáng vật sylvinite. - HCl trong dịch dạ dày.
Bromine	Các hợp chất bromide (chứa Br-) tan trong nước biển, nước sông.
Iodine	Các hợp chất iodide, iodate (chứa I-, $I{O}_3^{-}$) có trong nước biển, nước sông, rong biển.

II. Đơn chất halogen

Ở điều kiện thường, đơn chất halogen tồn tại ở dạng phân tử hai nguyên tử, được kí hiệu chung là X₂.

1. Xu hướng biến đổi một số tính chất vật lí

- Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 17.3. Một số tính chất vật lí của đơn chất halogen

Đơn chất (X2)	Nhiệt độ nóng chảy (oC)	Nhiệt độ sôi (oC)	Thể ở điều kiện thường	Màu sắc
Fluorine (F2)	-220	-188	Khí	Lục nhạt
Chlorine (Cl2)	-102	-34	Khí	Vàng lục
Bromine (Br2)	-7	59	Lỏng	Nâu đỏ
Iodine (I2)	114	185	Rắn	Tím đen

- Nhận xét:

+ Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các đơn chất halogen tăng dần từ F₂ đến I₂.

Giải thích: Khi phân tử X₂ có kích thước càng lớn và càng nhiều electron thì mức độ chuyển động hỗn loạn của các electron càng cao. Vì vậy, thường xuyên có sự phân bố không đều các electron tại một thời điểm nào đó, dễ làm xuất hiện các lưỡng cực tạm thời ở mỗi phân tử.

Hình 17.1. Minh họa tương tác van der Waals giữa hai phân tử iodine

→ Điều này sẽ làm tăng tương tác van der Waals giữa các phân tử halogen X₂ với nhau. Dó đó, trong các đơn chất halogen, tương tác van der Waals tăng từ fluorine đến iodine. Điều này dẫn đến, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của các đơn chất halogen tăng dần từ F₂ đến I₂.

+ Thể của các halogen ở điều kiện thường biến đổi từ khí (fluorine, chlorine) đến lỏng (bromine) và rắn (iodine), phù hợp với xu hướng tăng khối lượng phân tử và sự tương tác giữa các phân tử.

+ Màu sắc của các đơn chất halogen từ fluorine đến iodine cũng biến đổi theo xu hướng đậm dần.

2. Xu hướng tạo liên kết trong các phản ứng hóa học

Nguyên tử của các nguyên tố halogen đều có 7 electron hóa trị. Vì vậy, theo quy tắc octet, halogen thường có hai xu hướng tạo liên kết khi phản ứng với các chất khác.

- Xu hướng thứ nhất: nhận thêm 1 electron tử nguyên tử khác.

+ Xu hường này xảy ra khi khi đơn chất halogen phản ứng với nhiều kim loại khác nhau. Khi đó, mỗi nguyên tử X nhận thêm 1 electron từ nguyên tử kim loại để trở thành anion có điện tích 1^-, đồng thời nguyên tử kim loại sẽ trở thành cation có điện tích n⁺. Cả cation và anion đều thỏa mãn quy tắc octet. Giữa chúng sẽ có tương tác tĩnh điện để tạo hợp chất có liên kết ion.

Ví dụ: Khi chlorine phản ứng với calcium, có sự nhường và nhận electron như sau:

Cl₂ + 2e → 2Cl^-

Ca → Ca²⁺ + 2e

Phương trình hóa học của phản ứng:

Ca(s) + Cl₂(g) → CaCl₂(s)

Lưu ý: Halogen kết hợp với nhiều kim loại tạo ra muối halide có công thức MX_n như NaCl, KBr, KI, CaCl₂, CuCl₂, … Các muối halide của kim loại là hợp chất ion, nên hầu hết tan tốt trong nước (trừ AgCl, AgBr, AgI).

- Xu hướng thứ hai: góp chung electron hóa trị với nguyên tử nguyên tố khác

+ Khi đơn chất halogen phản ứng với một số phi kim thì mỗi nguyên tử X có thể góp chung electron hóa trị với nguyên tử phi kim đều cả hai nguyên tử đều đạt cấu hình electron thỏa mãn quy tắc octet. Giữa chúng hình thành chất có liên kết cộng hóa trị.

Ví dụ: Trong phản ứng giữa chlorine và hydrogen, nguyên tử của mỗi chất sẽ góp chung 1 electron độc thân để hình thành liên kết cộng hóa trị, Khi đó quanh nguyên tử H sẽ có 2 electron như khí hiếm helium, xung quanh chlorine sẽ có 8 electron như khí hiếm neon, với mô tả theo công thức electron như sau:

Phương trình hóa học của phản ứng:

H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g)

- Kết luận: để thỏa mãn quy tắc octet, nguyên tử halogen sẽ nhận thêm 1 electron của nguyên tử khác hoặc góp chung 1 electron với nguyên tử khác. Vì vậy:

+ Nhóm halogen có tính phi kim mạnh hơn các nhóm phi kim còn lại trong bảng tuần hoàn.

+ Hóa trị phổ biến của các halogen là 1.

3. Xu hướng thể hiện tính oxi hóa

- Ngoại trừ fluorine, các halogen còn lại thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử trong các phản ứng hóa học. Tuy nhiên, xu hướng thể hiện tính oxi hóa phổ biến hơn rất nhiều và trở nên đặc trưng hơn so với xu hướng thể hiện tính khử.

- Các đơn chất halogen đều có tính oxi mạnh và tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine

a) Phản ứng với hydrogen

- Các đơn chất halogen đều phản ứng với hydrogen tạo hydrogen halide nhưng trong các điều kiện phản ứng và điều kiện khác nhau.

Bảng 17.4. Điều kiện và mức độ phản ứng của đơn chất halogen với hydrogen, năng lượng liên kết H - X

Phản ứng tạo HX	Điều kiện và mức độ phản ứng	Năng lượng liên kết H – X (kJ mol-1)
H2(g) + F2(g) → 2HF(g)	Diễn ra mãnh liệt, nổ ngay cả trong bóng tối hoặc ở nhiệt độ thấp	565
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)	Nổ khi đun nóng. Hoặc nổ ngay ở nhiệt độ thường khi được chiếu tia tử ngoại	431
H2(g)+ Br2(g) → 2HBr(g)	Cần đun nóng để phản ứng diễn ra. Phản ứng diễn ra chậm	364
H2(g)+ I2(g) $\rightleftarrows$ 2HI(g)	Cần đun nóng để phản ứng diễn ra. Phản ứng thuận nghịch, tạo hỗn hợp gồm HI sinh ra và lượng H2, I2 còn lại	297

- Nhận xét:

+ Mức độ phản ứng với hydrogen giảm dần từ fluorine đến iodine, phù hợp với xu hướng giảm tính oxi hóa của dãy halogen tử fluorine đến iodine.

+ Các phản ứng đều tạo ra HX. Năng lượng liên kết H – X giảm dần làm cho độ bền nhiệt của các phân tử giảm dần từ HF đến HI. Trong đó, phân tử HI có độ bền nhiệt thấp, dễ bị phân hủy một phần để tái tạo lại iodine và hydrogen theo phản ứng:

2HI(g) $\rightleftarrows$ H₂(g)+ I₂(g)

b) Phản ứng thế halogen

- Trong dung dịch, các halogen có tính oxi hóa mạnh hơn sẽ phản ứng với muối halide của halogen có tính oxi hóa yếu hơn để tạo ra các halogen có tính oxi hóa yếu hơn.

Lưu ý: Trong dung dịch thì fluorine không có phản ứng trên. Đó là do fluorine ưu tiên phản ứng với nước.

Ví dụ: Nguyên tố chlorine đã thay thế nguyên tố bromine trong muối sodium bromide.

Cl₂(aq) + 2NaBr(aq) → 2NaCl(aq) + Br₂(aq)

c) Phản ứng với nước, với dung dịch sodium hydroxide

- Trừ fluorine, các halogen còn lại khi phản ứng với nước hoặc dung dịch sodium hydroxide (NaOH) đều thể hiện tính oxi hóa và tính khử.

- Khi cho các halogen vào nước thì fluorine phản ứng mạnh, chlorine và bromine đều phản ứng thuận nghịch với nước, còn iodine tan rất ít và hầu như không phản ứng.

2${\stackrel{0}{F}}_2$(aq) + 2H₂O(l) → O₂(g) + 4$H\stackrel{-1}{F}$(aq)

${\stackrel{0}{Cl}}_2$(aq) + H₂O(l)$\rightleftarrows$  $H\stackrel{-1}{Cl}$(aq) + $H\stackrel{+1}{Cl}O$(aq)

${\stackrel{0}{Br}}_2$(aq) + H₂O(l) $\rightleftarrows$ $H\stackrel{-1}{Br}$(aq) + $H\stackrel{+1}{Br}O$(aq)

- Phản ứng giữa chlorine và nước là phản ứng thuận nghịch nên tạo ra dung dịch gồm nước, hydrochloric acid (HCl), hydrochlorous acid (HClO, còn được viết là HOCl). Dung dịch này còn được gọi là dung dịch nước chlorine, có tính sát khuẩn. Vì vậy, nước chlorine được sử dụng để xử lí vi khuẩn trong các nguồn nước cấp hoặc xử lí môi trường.

- Trong công nghiệp, sử dụng phản ứng giữa chlorine với sodium hydroxide lạnh (khoảng 15^oC) để tạo ra nước Javel có tính oxi hóa mạnh phục vụ cho mục đích sát khuẩn, tẩy màu. Phương trình hóa học tạo nước Javel như sau:

${\stackrel{0}{Cl}}_2$(aq) + 2NaOH(aq) → $Na\stackrel{-1}{Cl}$(aq) + $Na\stackrel{+1}{Cl}O$(aq)

Hình 17.1. Nước Javel dùng để sát khuẩn, tẩy rửa

- Ở 70^oC, phản ứng giữa chlorine với sodium hydroxide xảy ra như sau:

3${\stackrel{0}{Cl}}_2$(aq) + 6NaOH(aq) $\stackrel{{70}^{o}C}{\to }$5$Na\stackrel{-1}{Cl}$(aq) + $Na\stackrel{+5}{Cl}{O}_3$(aq) + 3H₂O(l)

→ Phản ứng này thuộc loại phản ứng tự oxi hóa, tự khử. Đó là do chlorine vừa giảm số oxi hóa, vừa tăng số oxi hóa.