Tại sao halogen tan ít trong nước

HỆ THỐNG BÀI TẬP LÝ THUYẾT VỀ NHÓM HALOGENII.1. ĐƠN CHẤT HALOGENII.1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÝ1. Trình bày đặc điểm cấu trúc nguyên tử của halogen [bán kính nguyên tử, cấu trúcelectron năng lượng ion hóa, ái lực electron]. Từ đặc điểm đó hãy cho biết trong haikhuynh hướng phản ứng [oxi hóa – khử] của các halogen thì khuynh hướng nào là chủyếu ?Hướng dẫn:Đặc điểm cấu trúc nguyên tử của halogen:- Bán kính nguyên tử: nhỏ hơn so với các nguyên tố kim loại và phi kim khác cùng chukì. Từ Flo đến Iot, bán kính nguyên tử tăng- Cấu trúc electron: Có 7 e lớp ngoài cùng, trạng thái cơ bản: ns 2np5, có 1 e độc thân⇅⇅ ⇅ ↑Trạng thái kích thích Clo, Br, I có 3, 5, 7 e độc thân- Năng lượng Ion hóa: Năng lượng ion hóa thứ nhất của Flo rất cao17,418 eVTừ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron tăng, do đó đếnIot có khả năng tạo ra ion I+ [trong các hợp chất như ICl trong dung dịch H 2SO4 đặc hoặcoleum, ICN, IClO4, ICH3COO] hoặc tạo cation 3+ trong IPO4, I[CH3COO]3- Ái lực electron: lớn, giảm dần từ Flo đến Iot→ Khuynh hướng oxi hóa là chủ yếu vì trong nguyên tử có một electron độc thân[chưa ghép đôi] ở obitan np ở trạng thái cơ bản nên dễ dàng kết hợp thêm 1 electron.2. Dựa vào thuyết liên kết hóa trị hãy cho biết:a] Các số oxi hóa của các halogen trong hợp chất.b] Tại sao phân tử của các halogen đều cấu tạo từ hai nguyên tử?Hướng dẫn:a] Từ cấu hình electron các số oxi hóa của các halogen trong hợp chất [trừ Flo] là:-1, +1, +3, +5, +7.Giải thích: các mức +3, +5, +7 bằng sự kích thích electron chuyển từ obitan ns và npsang nd tạo 3, 5, 7 e độc thân. Khi tạo liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn hơncác halogen đó có số oxi hóa dương.b] Vì mỗi nguyên tử có 7 e lớp ngoài cùng, so khí hiếm thiếu 1 electron, trong đó chỉ cómột electron không ghép đôi ở obitan np → hai electron không ghép đôi ở hai nguyên tử1ghép lại với nhau tạo thành phân tử hai nguyên tử → mỗi nguyên tử đều đạt cấu hình bềnnhư khí hiếm gần nhất.3.Tại sao Flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương trong các hợp chất hóa học?Tại sao với Clo, Brom, Iot thì mức oxi hóa chẵn không phải là mức đặc trưng?Hướng dẫn: Trong nguyên tử của các Halogen có một electron không ghép đôi, nên trừFlo, chúng đều có khả năng tạo ra mức oxi hóa +1 khi chúng liên kết với một nguyên tốkhác có độ âm điện lớn hơn [ví dụ với Oxi]Nguyên tử của Clo [hoặc Brom, Iot] còn có những obitan chưa được lấp đầy, do đó có thểxảy ra các quá trình kích thích electron như sau:spdspdspdspdKết quả tạo ra 3, 5, 7 electron không ghép đôi ứng với các trạng thái hóa trị 3, 5, 7 củahalogen. Quá trình kích thích đó xảy ra dưới ảnh hưởng của những nguyên tử có độ điệnâm mạnh hơn.Lớp ngoài cùng của nguyên tử Flo không có obitan d, muốn tạo ra trạng thái hóa trị lớnhơn 1 ở Flo, phải kích thích electron từ obitan 2p sang lớp thứ 3, không có nguyên tố nàocó độ điện âm lớn hơn Flo để cung cấp năng lượng đủ thực hiện quá trình kích thích trên,do đó với Flo không thể xuất hiện mức oxi hóa dương và chỉ có thể có hóa trị một.Ngoài ra cũng cần chú ý rằng nếu trong nguyên tử, chẳng hạn có 5 electron không cặpđôi tham gia hình thành 4 liên kết, trong nguyên tử còn lại một electron không cặp đôi,điều đó gây ra khả năng phản ứng rất mạnh của phân tử được tạo ra, nên chúng là nhữnghợp chất kém bền. Chẳng hạn ClO2 là hợp chất có số lẻ electron.OClOLà hợp chất chưa bão hòa hóa trị, do đó có khuynh hướng kết hợp hoặc nhường mộtelectron:2ClO2 + e = ClO2-ClO 2 - e = ClO2+chủ yếu là khuynh hướng thứ nhất [Ái lực Electron của ClO 2 là 3,43 eV]; ClO2 rất khôngbền, dễ phân huỷ nổ, có tính oxi hóa mạnh.4. Năng lượng liên kết X-X [Kcal/mol] của các halogen có giá trị sau:F2Cl2Br2I2[Kcal/mol]3894635Hãy giải thích Tại sao từ F 2 đến Cl2 năng lượng liên kết tăng, nhưng Cl 2 đến I2 nănglượng liên kết giảm?Hướng dẫn: Phương pháp Obitan phân tử đã mô tả cấu hình electron của các phân tửhalogen như sau:[σ ] [σ ] [σ ] [π ] [π ] [π ] [π ]2S* 22ZS22yx* 2* 2xyNghĩa là hai nguyên tử halogen liên kết với nhau bằng một liên kết σ [σ z]. Ngoài liên kếtσ, trong phân tử Cl2, Br2, I2 còn có một phần liên kết π tạo ra bởi sự xen phủ của cácobitan d.Trong phân tử Flo, liên kết chỉ được hình thành do một loạt các electron hóa trị, không cókhả năng hình thành liên kết π như trên vì không có các obitan d.Liên kết π được hình thành đó là liên kết "cho nhận" tạo ra do cặp electron tự do của mộtnguyên tử và obitan d còn bỏ trống của nguyên tử khác; có thể mô tả theo sơ đồ sau:3s3p3d3d3p3sSự hình thành các liên kết π đó đã làm cho phân tử các halogen bền rõ rệt. Flo không cókhả năng tạo ra liên kết π nên phân tử Flo có năng lượng liên kết bé hơn so với Clo. TừClo đến Iot do bán kính nguyên tử tăng, độ dài liên kết tăng:F2DX –X [Ǻ]1,42nên năng lượng liên kết giảm.5.Cl22,00Br22,29I22,17Phản ứng phân hủy phân hủy phân tử thành nguyên tử X 2 → 2X của các halogen ởcác nhiệt độ sau:F2Cl2Br2[ C] 450800600Hãy giải thích sự thay đổi độ bền nhiệt của các phân tử halogen.o3I2400Hướng dẫn: Trong phân tử hai nguyên tử của các halogen, độ bền nhiệt của phân tử liênquan đến năng lượng liên kết X-X trong phân tử:Xem cách giải thích ở bài 4.6. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen có các giá trị sau:F2Tnc[ C]:-223oTs[ C]:-187Nhận xét và giải thích?oCl2-101-34,1Br2-7,238,2I2113,5184,5Hướng dẫn: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen tăng. Tính chất đó phụthuộc vào tương tác khuếch tán giữa các phân tử.Ở trạng thái lỏng và rắn, các phân tử halogen tương tác với nhau bằng lực VanderWaals.Vì phân tử các halogen không có cực nên tương tác đó phụ thuộc vào tương tác khuếchtán, năng lượng tương tác này càng lớn khi độ phân cực của phân tử càng lớn.Vì khả năng bị cực hóa của các phân tử phụ thuộc vào bán kính nguyên tử, nên từ F đếnI, bán kính nguyên tử tăng, độ phân cực tăng do đó tương tác khuếch tán tăng làm chonhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen tăng.7. a] Tại sao các halogen không tan trong nước nhưng tan trong benzen?b] Tại sao Iot tan ít trong nước nhưng lại tan trong dung dịch kali iođua?Hướng dẫn:a] Các chất có xu hướng tan nhiều trong chất lỏng giống với chúng. Các halogen lànhững chất không cực nên ít tan trong dung môi có cực [ví dụ: H 2O] và tan nhiều trongdung môi không cực.b] Trường hợp Iot tan nhiều trong dung dịch KI vì tạo ra Ion I3- theo phản ứng:I2 + I- → I38. Giải thích nguyên nhân hình thành các tinh thể hiđrat Cl 2.8H2O. hidrat đó có phải làchất hóa học không?Hướng dẫn: Các tinh thể hiđrat Cl 2.8H2O là những hợp chất bao. Các hidrat đó đượchình thành ở nhiệt độ thấp và ở áp suất cao khi bão hòa khí clo. Trong tinh thể nước đá cónhững khoảng trống được hình thành khi các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kếtHidro, ở áp suất cao các nguyên tử khí đã thâm nhập vào các khoảng trống đó, cácnguyên tử khí tương tác với các phân tử nước nhờ có lực khuếch tán, lực này không đủ đểhình thành hợp chất phức [một loại hợp chất hóa học], do đó Cl 2.8H2O không phải là loạihợp chất hóa học thực sự.49.hóa,a]Hãy so sánh các đại lượng: Ái lực electron, năng lượng liên kết, năng lượng hiđratthếTạitiêusaokhảchuẩnnăngcủaClophảnứngvàcủaFloFlotừlạiđógiảilớnhơnthích:Clo?b] Tại sao trong dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh hơn CloHướng dẫn: So sánh:F2Cl2Năng lượng liên kết X2 [Kcal/mol]3759Ái lực electron X + e → X [Kcal/nguyên tử g]7983Năng lượng hiđrat hóa của X- [Kcal/mol]121900Thế tiêu chuẩn E X2/2X [Von]2.871,36Ta thấy rằng năng lượng liên kết và ái lực electron của Flo bé hơn Clo; năng lượng hidratlớn và thế tiêu chuẩn của Flo lớn hơn Clo.a] Mặc dù có ái lực electron thấp hơn [có tính oxi hóa kém hơn] nhưng năng lượng liênkết trong phâ tử Flo thấp hơn do đó khả năng phản ứng của Flo cao hơn Clo.b] Quá trình chuyển X2 → 2X- ở trong dung dịch phụ thuộc vào các yếu tố sau:- Năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử[năng lượng liên kết].- Ái lực electron để biến nguyên tử thành X-.- Năng lượng hiđrat hóa của anion X-.Với Flo, mặc dù năng lượng phân li phân tử thành nguyên tử và ái lực electron bé hơnClo, nhưng năng lượng hiđrat hóa của Ion F - lại lớn hơn nhiều so với ion Cl - , do đó trongdung dịch nước, Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo.10. Lấy ví dụ để chứng minh rằng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử của các halogenthì tính dương điện lại tăng?Hướng dẫn: Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electrontăng. Không tồn tại ion Flo dương. Các halogen còn lại có số oxi hóa dương. Iot có khảnăng tạo ra ion I+ [trong các hợp chất như ICl trong dung dịch H 2SO4 đặc hoặc oleum,ICN, IClO4, ICH3COO] hoặc tạo cation 3+ trong IPO4, I[CH3COO]3II.1.2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC11. Bằng phản ứng với hidro hãy chứng minh rằng tính oxi hóa của các halogen giảmdần từ Flo đến Iot.Hướng dẫn: Dựa vào điều kiện phản ứng và nhiệt tạo thành của phản ứng khi cho H 2phản ứng với halogen để chứng minh.5∆Η = -288,6 KJ/molF2 + H2 → 2HFNổ mạnh ngay ở nhiệt độ rất thấp -2520C và trong bóng tốiCl2 + H2 → 2HCl∆Η = -92,3 KJ/molNổ khi chiếu sáng hoặc đun nóngBr2 + H2 → 2HBr∆Η = -35,98 KJ/molNhiệt độ cao, không nổI2 + H2O ⇌ 2HI∆Η = 25,9 KJ/molNhiệt độ cao hơn, 2 chiều, không nổ12. a] Trình bày các phản ứng khi cho các halogen tác dụng với nước.b] Flo có khả năng oxi hóa nước giải phóng oxi hóa , các halogen khác có tính chất nàykhông? Giải thích.Hướng dẫn: a] Các halogen tác dụng với H2O theo các phương trình phản ứng sau:2F2 + 2H2O → 4HF + O2Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClOK= 4,2.104Br2 + H2O ⇌ HBr + HBrOK= 7,2.10-4I2 + H2O ⇌ HI + HIOK= 2,1.10-13Khả năng phản ứng từ Flo đến Iot giảm.b] So sánh thế oxi hóa-khử chuẩn để xác định:O2 + 4H+ [10-7 ion-g/l] + 4e = 2H2OE0=+0,81VF2 + 2e →2F-E0= +2,86 VCl2 + 2e → 2Cl-E0= +1,36VBr2 + 2e → 2Br-E0= +1,07VI2 + 2e → 2I-E0= +0,53VChẳng hạn với trường hợp Flo:∆ E0=2,06V2F2 + 2H2O → 4HF + O2Như vậy Flo đã phản ứng mạnh với nước.Với Clo và Brom thực tế đòi hỏi năng lượng hoạt hóa cao; với Iot không có khả năng đó.13. a] Tại sao khi cho các halogen tác dụng với kim loại lại tạo ra những hợp chất ứng vớisốoxihóatốiđacủacáckimloạiđó?Lấyvídụđểminhhọa.b] Tại sao Flo là chất oxi hóa mạnh nhưng Cu, Fe, Ni, Mg không bị Flo ăn mòn?Hướng dẫn:a] Với các kim loại có nhiều mức oxi hóa thì các hợp chất ứng với mức oxi hóa thấpđều có tính khử, trong khi đó các halogen lại là chất oxi hóa mạnh.6b] Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả năng phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc củachất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với các kim loại trên tạo ra bámchắc vào bề mặt chất rắn tương tác thì nó sẽ ngăn cản phản ứng tiếp diễn.14. Tìm dẫn chứng để chứng minh rằng theo chiều tăng số thứ tự nguyên tử trong nhómhalogen thì tính khử tăng.Hướng dẫn: Flo không thể hiện tính khửCl2 + F2 → 2ClF5Cl2 + Br2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HClIot khử được Clo và Brom phản ứng tương tự15. Viết phương trình phản ứng khi cho dung dịch nước Clo tác dụng với dung dịchNaOH, dung dịch KI, dung dịch Natri Thiosunfat.Hướng dẫn:Clo tác dụng với KI tạo ra I2 cho dung dịch màu nâu, sau đó Clo dư tác dụng với I2tạo ra IO3- làm cho dung dịch mất màu.Cl2 + 2KI → I2 + 2KCl5Cl2 + I2 + 6H2O → 2HIO3 + 10HClCl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O4Cl2 bão hòa + Na2S2O3 + 5H2O → Na2SO4 + H2SO4 + 8 HCl [Tương tự với Brom]16. a] Cho các Halogen Cl 2 , Br2 , I2 tác dụng với nước, với dung dịch KOH có nhữngphươngtrìnhphảnứngnàoxảyra.b]Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH loãng sau đó đun nóng dung dịch từ từ lên7000C người ta thu được chất gì? Viết các phương trình phản ứng.Hướng dẫna] Các Halogen tác dụng với H2O [xem bài 12]. Khi cho các Halogen tác dụng vớidung dịch kiềm, phản ứng tạo ra Hipohalogenit [XO -], nhưng trong môi trường kiềm cácHipohalogenit bị phân hủy theo phản ứng:3XO- ⇌ 2X- + XO3[X = Cl, Br, I]. Sự phân hủy đó phụ thuộc vào bản chất của các Halogen và nhiệt độ.ClO-: phân hủy chậm ở nhiệt độ thường, nhanh khi đun nóng.BrO-: phân hủy chậm ở nhiệt độ thấp, nhanh ở nhiệt độ thường.IO-: phân hủy ở tất cả các nhiệt độ.7Như vậy quá trình phân hủy đó tăng khi nhiệt độ tăng; từ Clo đến Iot quá trình phân hủytăng. Do đó, khi cho các Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng xảy ra theo cácphương trình:Cl2 + 2KOH3Cl2 + 6KOH3Br2 + 6KOHt0 thường KCl700C0+ KClO + H2O5KCl + KClO3 + 3H2Ot thường5KBr + KBrO3 + 3H2O3I2 + 6KOH → 5KI +KIO3 + 3H2Ob] Khi cho Cl 2 tác dụng với dung dịch KOH loãng ở nhiệt độ thường tạo ra KClO,khi đun nóng lên 70oC, KClO phân hủy thành KClO3 và KCl, đến 1000C còn hỗn hợpmuối rắn gồm KClO3 và KCl, đến 4000C KClO3 phân hủy tạo ra KClO4 và KCl, khi đunnóng cao hơn nữa KClO4 phân hủy thành KCl và O2.17. Dung dịch A gồm hai muối: Na2SO3 và Na2S2O3. Lấy V ml dung dịch A trộn vớilượng dư khí Cl2 rồi cho sản phẩm thu được tác dụng với BaCl 2 dư thì thu được kết tủa.Lấy V ml dung dịch trên nhỏ vài giọt hồ tinh bột rồi đem chuẩn độ bằng iot thì đến khidung dịch bắt đầu xuất hiện màu xanh chàm. Cho V ml dung dịch A tác dụng với dungdịch HCl dư thu được kết tủa. Viết phương trình phản ứng xảy ra.Hướng dẫn:Phản ứng: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → 2NaHSO4 + 8HClNa2SO3 + Cl2 + H2O → Na2SO4 + 2HClNaHSO4 + BaCl2 → NaCl + HCl + BaSO4.Na2SO4 + BaCl2 → NaCl + BaSO4.I2 + 2Na2S2O3 → Na2S2O6 + 2NaINa2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + S + H2OII.1.3. ĐIỀU CHẾ18. Khi thực hành, một học sinh lắp dụng cụ điều chế khí Cl2 như hình vẽ sau:8a] Hãy viết phương trình phản ứng điều chế khí Cl2 từ MnO2 và HCl?b] Phân tích những chỗ sai khi lắp bộ dụng cụ thí nghiệm như hình vẽ?Hướng dẫn:Phân tích:Để giải được bài tập này học sinh cần phải:- Nhìn lôgic nội dung của bài, tìm hiểu từ ngữ, hiểu sơ bộ ý đồ cả tác giả.- Tìm hiểu giả thiết và yêu cầu của đề bài.- Hình dung tiến trình luận giải và biết phải bắt đầu từ đâu ?- Đâu là chỗ có vấn đề của bài.a] Phương trình phản ứng điều chế:0tMnO2 + 4HCl →MnCl2 + Cl2 + 2H2Ob] Một số chỗ sai khi lắp dụng cụ điều chế khí clo:- Vì phản ứng chỉ xảy ra đối với axit đặc nên không thể dùng được dung dịch axit HCl10% mà phải thay bằng axit HCl có nồng độ lớn hơn 30%.- Bình thu khí clo không được dùng nút cao su mà có thể thay bằng nút bông tẩm dungdịch NaOH để không khí dễ bị đẩy ra và NaOH dùng để xử lí Cl 2 dư.- Để thu được khí Cl 2 tinh khiết, cần lắp thêm các bình rửa khí [loại khí HCl] và làm khôkhí [loại hơi nước].19. Khi điều chế clo trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng giữa dung dịch HCl đặc vàMnO2 đun nóng. Khí clo thoát ra thường lẫn hơi nước và HCl. Đề xuất phương pháp làmtinh khiết Cl2 và giải thích cách làm đó.Dẫn khí Cl2 lẫn hơi H2O và HCl qua dung dịch NaCl bão hòa rồi dẫn qua dung dịchH2SO4 đặc.9Dung dịch NaCl bão hòa để hấp thụ HCl do HCl tan tốt trong nước, hòa tan NaCl vào đểgiảm độ tan của Cl2 trong nước do có cân bằng:Cl2 + H2OH+ + Cl- + HClONaCl → Na+ + Cl-.Thêm Cl- cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch để giảm độ tan của Cl 2.20. a] Bằng cách nào có thể thu được Flo từ HF?b] Tại sao không thể điều chế Flo bằng phương pháp điện phân dung dịch nước cóchứa ion Florua?c] Flo là chất oxi hóa mạnh nhưng tại sao khi điều chế Flo bằng phương pháp điệnphân thì thùng điện phân và cực âm lại làm bằng đồng hoặc bằng thép?Hướng dẫn:a] Điện phân hỗn hợp lỏng gồm KF và HF thu được H2, F2b] Vì rằng thế điện cực của Flo rất lớn, Flo tác dụng với nước rất mạnh nên không thểđiều chế Flo bằng phương pháp điện phân dung dịch nước có chứa Ion Florua, mà phảiđiện phân một hỗn hợp nóng chảy gồm KF và HF.c] Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả năng phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc củachất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với đồng hoặc thép tạo ra bám chắcvào bề mặt chất rắn nên nó sẽ ngăn cản phản ứng tiếp diễn.21. Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế Clo bằng phương pháp cho KMnO4 tácdụng với HCl .a] Tại sao không thể dùng phương pháp đó để điều chế Flo ?b] Có thể điều chế Brom và Iot bằng phương pháp đó được không?c] Có thể thay KMnO4 bằng MnO2 Hoặc K2Cr2O7 được không?Hướng dẫn: So sánh thế điện cực chuẩn:a] Flo có tính oxi hóa mạnh hơn KMnO4.b] KMnO4 có tính oxi hóa mạnh hơn Br2 và I2 nên có thể oxi hóa Br2 và I2 tạo ra BrO3và IO3-.c] Có thể thay KMnO4 bằng MnO2 hoặc K2Cr2O7 nhưng phải dùng HCl đặc và phảiđun nóng dùng thế điện cực tương đương nhau. [E0Cl2/2Cl-=1,36V; E0Cr2O72-/Cr3+ trongmôi trường axit là 1,36V].II.2. HỢP CHẤT HALOGENII.2.1- HỢP CHẤT VỚI HIDRO, HALOGENUA1022. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các hidro halogenua thay đổi như thế nào?Giải thích nguyên nhân.Hướng dẫn: Từ HF đến HCl: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm. Từ HCl đến HInhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.Các hidro halogenua tương tác với nhau bằng lực tương tác giữa các phân tử gồm lựcđịnh hướng, lực khuếch tán và lực cảm ứng. Nhưng năng lượng tương tác cảm ứngthường rất bé so với năng lượng tương tác định hướng và tương tác khuếch tán, do đó ảnhhưởng của tương tác cảm ứng đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi có thể bỏ qua.Năng lượng tương tác định hướng giảm từ HF đến HI do độ phân cực của phân tử giảm.Năng lượng tương tác khuếch tán tăng lên trong dãy do sự tăng bán kính nguyên tử củacác halogen và sự giảm độ phân cực của liên kết trong phân tử.Từ HF đến HCl, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi giảm do giữa các phân tử HF phátsinh được liên kết Hidro, đồng thời năng lượng tổng quát của tương tác giữa các phân tửgiảm do tương tác định hướng giảm.Từ HCl đến HI năng lượng tương tác khuếch tán chiếm ưu thế so với tương tác địnhhướng vì vậy nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.GV có thể cho số liệu hoặc cho HS tra bảng số liệu về nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóngchảy cho HS nhận xét quy luật biến đổi và yêu cầu giải thích:HFHClHBrHIt nóng chảy [ C]-83-114,2-88-50,8t0 sôi [0C]19,5-84,9-66,7-35,823. Độ bền đối với nhiệt từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Có phù hợp với sự thay đổi00nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi không?Hướng dẫn: Độ dài liên kết HX, năng lượng liên kết và độ bền đối với nhiệt trong dãy từHF đến HI có các giá trị sau:HFHClHBrĐộ dài liên kết HX [Ǻ]1,021,281,41Năng lượng liên kết HX [Kcal/mol]135103870Phân hủy ở 1000 C [%]Không 0,014 0,5Trong dãy đó, độ bền đối với nhiệt giảm do độ dài liên kết tăng và năng lượngHI1,607133liên kếtgiảm. Độ bền đối với nhiệt chỉ phụ thuộc vào năng lượng liên kết của phân tử, còn nhiệtđộ nóng chảy và nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào năng lượng tương tác giữa các phân tử.1124. a]Hỗnhợpđẳngphí[hayhỗnhợpđồngsôi]làgì?b] Tại sao dung dịch HCl nồng độ lớn hơn 20% lại có hiện tượng bốc khói trongkhông khí, nhưng dung dịch có nồng độ bé hơn 20% lại không có hiện tượng đó?Hướng dẫn:a] Hỗn hợp đẳng phí hay hỗn hợp đồng sôi là những hỗn hợp sôi ở nhiệt độ không đổivà không thay đổi thành phần của hỗn hợp ở áp suất không đổi. Chất nguyên chất cũngcó đặc tính như thế, nhưng với hỗn hợp đồng sôi thì khi áp suất thay đổi không nhữngnhiệt độ sôi mà cả thành phần của hỗn hợp cũng thay đổi theo. Ví dụ Hidro Clorua tạothành với nước một hỗn hợp đồng sôi ở 1100C dưới áp suất thường và chứa 20,2% HCl.Khi thay đổi áp suất, thành phần của HCl trong hỗn hợp cũng thay đổi:Áp suất [mmHg]15050076010002500Thành phần HCl [%]22,520,920,219,718,0Các hidro halogenua khác cũng tạo nên các hỗn hợp đồng sôi có thành phần và nhiệt độsôi xác định. Với HF sôi ở 1200C thành phần HF 35,4%; với HBr hỗn hợp sôi ở 126 0C,thành phần HBr 47%;với HI hỗn hợp sôi ở 1270C, thành phần HI 57%b] Vì có độ tan lớn trong nước nên các hidro clorua bốc khói trong không khí. Khiđun nóng dung dịch HCl đặc lớn hơn 20% thì đầu tiên khí Hidro Clorua bốc ra, còn nếudung dịch dưới 20% thì trước hết hơi nước thoát ra và nồng độ axit tăng. Trong cả haitrường hợp đó, khi hàm lượng của HCl trong axit đạt đến 20,2% [ở 760 mmHg] thì thuđược hỗn hợp đồng sôi điều đó giải thích hiện tượng bốc khói của dung dịch HCl đặc.25. Bằng cách nào có thể xác định nhanh hàm lượng phần trăm của HCl trong dung dịchkhiđãbiếtkhốilượngriêngcủadungdịch?a] Hãy tính hàm lượng % của HCl trong các dung dịch có khối lượng riêng[g/cm3]:1,025;1,050;1,08;1,135;1,195.b] Hãy tính gần đúng khối lượng riêng [g/cm 3] của các dung dịch HCl khi hàm lượngHCl là: 12%, 20%, 30%, 32,5%.Hướng dẫn:Có thể xác định nhanh hàm lượng % của HCl trong dung dịch bằng cách nhân hai consố sau dấu phẩy [của khối lượng riêng của dung dịch] với 2.Ngược lại nếu biết thành phần % của HCl trong dung dịch có thể tính gần đúng khốilượng riêng của dung dịch đó.a] Ví dụ: Dung dịch có khối lượng riêng là 1,025 g/cm 3, hàm lượng HCl là: 2,5.2=5%, dung dịch có khối lượng riêng là 1,195 g/cm3, hàm lượng HCl là 19,5.2 = 39 %.12b] Dung dịch 32,5 % thì khối lượng riêng là: 32,5:2= 16,25 suy ra d= 1,162 g/cm3.26. a] Tại sao axit HF lại là axit yếu trong đó các axit HX của các halogen còn lại là axitmạnh?b] Tại sao axit HF lại tạo ra muối axit còn các axit HX khác không có khả năng đó?Hướng dẫn:a] Một phần vì năng lượng liên kết HF rất lớn, một phần khác vì khi hòa tan trongnước xảy ra quá trình Ion hóa tạo ra H3O+ và F-, sau đó Ion F- lại tương tác với phân tửHF tạo ra ion phức HF2-:HF + H2O ⇌ H3O+ + FHF + F- ⇌ HF2Hoặc ở dạng tổng quát:2HF + H2O ⇌ H3O+ + HF2Do một phần phân tử HF liên kết tạo ra HF 2- nên hàm lượng tương đối của Ion H 3O+không lớn, vì vậy dung dịch axit Flohidric có tính axit yếu [K= 7.10-4].Các axit HX khác không có khả năng đó vì không có quá trình trên, năng lượng liên kếtnhỏ hơn, bán kính của X lớn hơn. Chúng là các axit mạnh.b] Vì nguyên nhân trên nên trong dung dịch axit Flohidric có các Ion dạng H 2F3-,H3F4-, H4F5-…. Khi trung hòa tạo ra các muối axit như K[HF 2] [Tnc= 2390C]; K[H2F3][Tnc= 620C]; K[H3F4] [Tnc=600C]; K[H4F5] [Tnc= 730C].27. a] Tính axit trong dãy từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Giải thích nguyên nhân?b] Vai trò của HI trong các phản ứng sau đây có giống nhau không?2FeCl 3 +2HI→2FeCl2 + I2 +2HCl[1]Zn+2HI → ZnI2 + H2  [2]Hướng dẫn:a] Độ điện li α của các dung dịch axit halogen hiđric HX 0,1N.[%]HFHClHBrHI992,693,595độ mạnh của axit tăng từ HF đến HI do độ dài liên kết tăng [xem bài số 23].Axit Flohidric là một axit yếu [xem bài 26]b] Vai trò của HI trong hai phản ứng đó khác nhau: Ở [1] Khử, ở [2] oxi hóa1328. a] Tại sao khi cho HCl tác dụng với Sắt hoặc Crom lại tạo ra FeCl 2, CrCl2 mà khôngphảilàFeCl3,CrCl3?b] Với axit HBr, HI phản ứng có tương tự như thế không?Hướng dẫn: Dựa vào thế điện cực để giải thích. HBr, HI tương tự2H+/H2Thế điện cực chuẩn[V]Fe2+/Fe0 -0,44Fe3+/Fe-0,03667Cr2+/Cr-0,9Cr3+/Cr-0,7429. a] Trong các muối Kali halogenua muối nào có thể phản ứng được với FeCl 3 để tạonênFeCl2?b] Cho kết luận về tính khử của các halogenhidric?Hướng dẫn:a] Chỉ có KI là có thể phản ứng được với FeCl3 [dựa vào thế điện cực để giải thích].Thế điện cực của các cặp X2/ X–[X: Cl, Br, I] lần lượt là 1,36V; 1,07V; 0,54VE0[Fe3+/Fe2+] = 0,77V > 0,54V → Tính ∆ E0 phản ứng>0…b] Tính khử của các halogenhidric tăng dần từ HF đến HI30. a] Viết các phương trình phản ứng khi cho H 2SO4 đặc tác dụng với hỗn hợp CaF 2,SiO2.Ứngdụngcủaphảnứng?b] Nếu thay CaF2 bằng CaCl2 phản ứng có xảy ra như thế không ?Hướng dẫn:a] Axit Sunfuric tác dụng với Canxi Florua tạo ra axit Flohidric, là axit duy nhất tácdụng được với Silic đioxit.SiO2 + 4HF = 2H2O+ SiF4Sau đó silic tetraflorua tác dụng với HF dư tạo ra axit Hecxa flosilixic H 2SiF3 tan trongnước:SiF4 + 2HF = H2SiF3Axit Clohidric không có khả năng ăn mòn được thủy tinh.b] Không31. a] Hãy giải thích tại sao HF chỉ được phép đựng trong các bình bằng nhựa.b] Phản ứng xảy ra có khác nhau không khi cho thủy tinh tác dụng với HF và với HCl?Hướng dẫn:a] Vì có phản ứng như bài 30b] Trong cả hai trường hợp sản phẩm tạo ra đều như nhau:Na2O.CaO.6SiO2 + 14H2F2 → Na2SiF6 + CaSiF6 + 4SiF4 + 14 H2O.14Tuy nhiên khi thủy tinh bị dung dịch axit Flohiđric ăn mòn thì sản phẩm phản ứng sẽchuyển vào dung dịch và bề mặt bị ăn mòn sẽ trở nên trong suốt.32. a] Tại sao tính khử của cáchidro halogenua tăng lên từ HF đến HI?b] Tại sao các dung dịch axit Bromhiđric và axit Iothiđric không thể để trong khôngkhí? Hãy viết các phương trình phản ứng khi cho Oxi tác dụng với dung dịch axithalogenhiđric.Hướng dẫn:a] Vì độ bền đối với nhiệt giảm, năng lượng liên kết giảm nên tính khử của các hidrohalogenua tăng [ở trạng thái khí cũng như ở trạng thái tan trong dung dịch][xem bài tập 20].b] Khi tác dụng với Oxi:HF + O2: không có phản ứng; HF hoàn toàn không thể hiện tính khử.HCl + O2 : trong dung dịch không xảy ra phản ứng, nhưng ở trạng thái khí thì xảy ra phảnứng thuận nghịch:t < 6000C4HCl [khí] + O2t > 6000C2H2O + 2Cl2HCl chỉ thể hiện tính khử khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh.HBr và HI đều là những chất khử mạnh, dung dịch của chúng vốn là trong suốt và khôngmàu, nhưng để lâu trong không khí dung dịch sẽ vàng dần do tạo ra các halogen tự do:4HBr + O2 [KK] → 2H2O + 2Br24HI + O2 [KK] → 2H2O + 2I2Trường hợp HI dung dịch nhuốm màu vàng nhanh hơn so với dung dịch HBr.33. a]Tạisaohidrohalogenualạitanrấtmạnhtrongnước?b] Khi cho hidro clorua tan trong nước có hiện tượng gì? Tại sao dung dịch lại có tínhaxit? Hidro clorua lỏng có phải là axit không?Hướng dẫn:a] Vì các hidro halogenua đều là những hợp chất có cực nên tan rất mạnh trong dung môicó cực.b] Khi tan trong nước, dung dịch có tính axit vì tạo ra với nước ion hidroxoni H3O+.Ở trạng thái lỏng chúng không phải là axit.1534. a] Trong phòng thí nghiệm, hidro clorua được điều chế bằng cách nào?b] Nếu dùng dung dịch H2SO4 loãng và NaCl loãng có tạo ra HCl ?c] Phương pháp trên có thể dùng để điều chế HBr và HI được không?Hướng dẫn:a] Điều chế hidro clorua bằng cách cho NaCl tác dụng với H2SO4 đặc, đun nóng:NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑NaCl + NaHSO4 → Na2SO4 + HCl↑Phản ứng thứ nhất xảy ra ở mức độ đáng kể ngay ở nhiệt độ thường và khi đun nóng đến2500C thì thực tế xảy ra hoàn toàn. Phản ứng thứ hai xảy ra ở nhiệt độ cao hơn khoảng400-5000C.b] HF, HCl là những khí dễ tan trong nước do đó phải dùng muối khan và axit H2SO4đặc để tránh sự hòa tan của các khí.Khi dùng H2SO4 loãng và NaCl loãng phản ứng sẽ không tạo ra hidroclorua vì phần lớncân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra H 2SO4 ít phân li hơn HCl. Nhưng nếu dùng dungdịch NaCl đậm đặc và H2SO4đặc thì khi đun nóng, cân bằng có thể chuyển dịch sang phảivì HCl dễ bay hơi hơn.c] Phương pháp trên có thể dùng để điều chế HF nhưng không thể vận dụng cho HBr vàHI vì chúng đều là chất khử mạnh.2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O8HI + H2SO4 → 4I2 + H2S + 4H2O35. a] Trong công nghiệp, axit HClb]Phươngphápđódựađược điều chế bằng phương pháp nào?trênnhữngnguyêntắcnào?c] Có thể vận dụng phương pháp đó cho các axit halogen hiđric khác được không? Lí do?Hướng dẫn:a] Ngoài phương pháp trên [bài tập 34] hiện nay trong công nghiệp chủ yếu dùngphương pháp tổng hợp để điều chế hidro clorua, sau đó cho hấp thụ nước tạo ra axitClohidric:H2 +Cl2 → 2HCl∆H= - 44 Kcal/molb] Phương pháp đó dựa trên cơ sở phản ứng dây chuyền. Phản ứng trên xảy ra rấtchậm ở nhiệt độ thường, nhưng khi đun nóng mạnh hoặc có tia lửa điện, hoặc chiếu băngtia tử ngoại thì phản ứng xảy ra mãnh liệt. Trước hết nhờ năng lượng hớ của tia tử ngoại[hoặc đốt nóng], phân tử Clo phân li thành nguyên tử sau đó các nguyên tử này tác dụng16với phân tử Hidro tạo thành HCl và nguyên tử Hidro. Nguyên tử Hidro này lại tác dụngvới phân tử Cl2 tạo thành HCl và nguyên tử Clo…Cl2 + hγ → Cl + Cl [kích thích ban đầu]Cl + H2 → HCl + HH + Cl2 → HCl + ClCl + H2 → HCl + H …Do đó tạo ra một dãy phản ứng kế tiếp nhau và cứ một phân tử kích thích ban đầu có thểtạo ra hàng trăm ngàn phân tử HCl khác.c] Phương pháp đó không thể vận dụng để điều chế các axit halogen hidric khácđược; với HF phản ứng xảy ra quá mãnh liệt; với HBr và HI cho hiệu suất thấp. Điều đócó thể thấy rõ khi so sánh nhiệt hình thành ∆H của các hidro halogenua:∆H[Kcal/mol]HFHClHBrHI-128-44-24+12.36. Trong các hình vẽ sau, xác định hình vẽ đúng nhất mô tả cách thu khí hidro cloruatrong phòng thí nghiệm.Phân tíchBài này giúp HS nhớ lại kĩ năng thực hành điều chế khí HCl trong phòng thínghiệm. Để thu được khí HCl thì ta làm như thế nào? HS quan sát 4 hình vẽ, sau đóphân tích rằng khí HCl là một chất khí nặng hơn không khí, dễ tan trong nước. Dođó hình vẽ số 2, 3, 4 là không thể được. Vậy kết quả là hình 1.1737. Hãy giải thích tại sao PbI 2 [ chất rắn màu vàng] tan dễ dàng trong nước nóng, và khiđể nguội lại kết tủa dưới dạng kim tuyến óng ánh ?Hướng dẫn: PbI2 dễ tan trong nước nóng vì quá trình hòa tan PbI2 thu nhiệt lớn:PbI2 ↔ Pb2+ + 2I-∆H > 0Còn khi để nguội thì xảy ra quá trình ngược lại, tỏa nhiệt [ ∆ H < 0].Vì quá trình nguội từ từ, số mầm kết tinh ít, nên tinh thể được tạo thành dễ dàng.Nếu làm nguội nhanh sẽ thu được dạng bột vàng PbI2.38. Hãy trình bày những hiểu biết của mình về các halogenua ion:a]Nhữngnguyêntốnàotạoracáchalogenuaion?b] Mức độ liên kết Ion trong các halogenua đó?Hướng dẫn:a] Halogenua ion là những halogen có mạng lưới tinh thể bao gồm các ion.Các kim loại kiềm: Na, K, Rb,Cs. Các kim loại kiềm thổ: Mg, Ca, Sr, Ba.Lantan, một số Lantanoit và Actinoit tạo ra các halogenua dạng ion. Ngoài ra một số kimloại có nhiều mức oxi hóa cũng tạo ra các halogenua ion ở mức oxi hóa thấp của kimloại.b] Mức độ ion trong liên kết của các hợp chất đó thay đổi tùy theo bản tính của kimloại và của các halogen. Ví dụ:Kim loại có mức oxi hóa khác nhau thì halogenua thấp có bản tính ion cao hơn halogenuacao; chẳng hạn PbCl2 là hợp chất ion, PbCl4 là hợp chất cộng hóa trị.Với cùng một kim loại thì mức độ ion của liên kết giảm dần từ Florua đến Iotua. Chẳnghạn AlF3 là hợp chất ion nhưng AlI3 là hợp chất cộng hóa trị.39. Tính chất của các halogenua ion .Hướng dẫn: Halogenua ion có những tính chất chủ yếu sau: nhiệt độ nóng chẩy và nhiệtđộ sôi cao; mức độ ion trong phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao. Dẫn điệnkhi nóng chảy và khi tan trong nước. Đa số tan trong nước tạo ra các ion hidrat hóa. Khicác halogenua đều là ion thì độ tan tăng từ florua đến Iotua [do năng lượng mạng lướigiảm khi bán kính ion halogenua tăng]. Chẳng hạn halogenua của các kim loại kiềm,kiềm thổ và các chất Lantanoit [các florua của các Lantanoit thực tế không tan].40. Xe tạo được nhiều hợp chất trong đó có XeF2; XeF4; và XeO31. Vẽ cấu trúc Lewis của mỗi phân tử.2. Mô tả dạng hình học của mỗi hợp chất bao gồm cả các góc liên kết.183. Trình bày và giải thích phân tử nào là phân tử phân cực hay không phân cực.4. Giải thích vì sao các hợp chất này rất hoạt độngHướng dẫn:..:F.... ..Xe....:F....F:..XeF2: thẳng; 180o..:F :..Xe..:..F:..F:....:O....Xe..O.. ::O.. :XeF4: vuông phẳng; 90o XeO3: tháp tam giác; ∼ 107oXeF2 không phân cực. Cả hai lưỡng cực liên kết Xe – F có cùng độ lớn; chúng bù trừ lẫnnhau vì phân tử là thẳng.XeF4 không phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe – F có cùng độ lớn, chúng bù trừ lẫnnhau vì phân tử là vuông phẳng.XeO3 phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe – O có cùng độ lớn và dạng hình học phẳngdẫn đến một lưỡng cực thực sự.Xe có điện tích hình thức dương trong mọi hợp chất trên. Vì vậy chúng là những chất oxihóa rất hoạt động41. Viết công thức Lewis, kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoáncấu trúc hình học các phân tử và ion sau: XeO2F4, ICl4+, PCl4−Hướng dẫn:Phân tửXeO2F4Côngthức Đa diện phối Hình họcVSEPRtríXeO2F4E0Bát diệnCông thức Lewisphân tửBát diệnOFFXeFICl4+ICl4+E1Lưỡng tháp tam Bập bênhOClClgiácI+ClClPCl4−PCl4−E1Lưỡng tháp tam Bập bênhClgiácCl_PClCl19F42. Cho biết kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoán cấu trúc hìnhhọc các phân tử và ion sau: SOF4, TeCl4, BrF3, I3-, ICl4-?Hướng dẫn:Phân tửLai hóaHình học phân tử3SOF4sp dlưỡng tháp tam giác3TeCl4sp dtháp vuông3BrF3sp dhình chữ T3I3sp dthẳng3 2ICl4IX4E2 sp dvuông phẳng43. Trích đ ề chọn đội dự tuyển olympic Quốc tế 2006Trong số các cacbonyl halogenua COX2 người ta chỉ điều chế được 3 chất:cacbonyl florua COF2, cacbonyl clorua COCl2 và cacbonyl bromua COBr2.a] Vì sao không có hợp chất cacbonyl iođua COI 2?b] So sánh góc liên kết ở các phân tử cacbonyl halogenua đã biết.c] So sánh nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ∆H0hth của COF2 [khí] và COCl2 [khí].d] Sục khí COCl2 từ từ qua dung dịch NaOH ở nhiệt độ thường. Viết phương trìnhphản ứng xảy ra [nếu có].Hướng dẫn:a]. Ở phân tử COX2, sự tăng kích thước và giảm độ âm điện của X làm giảm độbền của liên kết C–X và làm tăng lực đẩy nội phân tử. Vì lí do này mà phân tử COI 2 rấtkhông bền vững và không tồn tại được.b]. Phân tử COX2 phẳng, nguyên tử trung tâm C ở trạng thái lai hoá sp2.XO=CXGóc OCX > 120 còn góc XCX < 120 vì liên kết C=O là liên kết đôi, còn liên kết C-X làooliên kết đơn. Khi độ âm điện của X tăng thì cặp electron liên kết bị hút mạnh về phía X.Do đó góc XCX giảm, góc OCX tăng.c].C [tc]+ 1/2 O2 [k]+X2 [k]∆HotthO = CX2[k]o∆Hth [C]tc-1 /2E [O=O]-E [X–X]E [C=O] + 2E [C–X]20C [k]o+O [k]+2X [k]o∆Hhth [COX2]k = ∆Hth [C]tc – 1/2 E [O=O] – E [X–X] + E [C=O] + 2E [C–X]oo∆Hhth [COF2]k – ∆Hhth [COCl2]k = E [Cl–Cl] – E [F–F] + 2E [C–F] – 2E [C–Cl]liên kết Cl–Cl bền hơn liên kết F–FE [Cl–Cl] – E [F–F] < 0liên kết C–F bền hơn liên kết C–Cl2E [C–F] – 2E [C–Cl] < 0.o [COCl2]k < 0Vậy: ∆Hhtho [COF2]k – ∆Hhthd].COCl2 + 4 NaOH∆Hhtho [COF2]k < ∆Hhtho [COCl2]kNa2CO3 + 2 NaCl + 2 H2O44. 1] Cho biết sự biến đổi trạng thái lai hoá của nguyên tử Al trong phản ứng sau vàcấu tạo hình học của AlCl3, AlCl Θ4 .ΘAlCl3 + Cl →AlCl Θ42] Biểu diễn sự hình thành liên kết phối trí trong các trường hợp sau:a] Sản phẩm tương tác giữa NH3 và BF3.b] Sản phẩm tương tác giữa AgCl với dung dịch NH3.3] Giải thích sự khác nhau về góc liên kết trong từng cặp phân tử sau:[a]SClo103OvàCl111oClCl[b]OF 103 15’ F111oClClΘAlCl3 + Cl →AlCl Θ4Hướng dẫn:1]Ovào- Trước phản ứng trạng thái lai hoá của Al là: sp2- Sau phản ứng trạng thái lai hoá của Al là: sp3- Cấu tạo hình họcClClΘAlClAlClTam giác phẳngCl ClClTứ diện2]HFH – N+ → B- – FHNH3 →Ag+ ← NH3 ClΘF21* Nitơ còn 1 cặp electron tự do* Ag+ còn obital/hoá trị trống* B còn obital hoá trị trống3] Trong các phân tử, nguyên tử trung tâm đều có trạng thái lai hoá sp 3 và có cấu tạogóc.a]. Sự sai biệt góc hoá trị trong phân tử SCl 2 và OCl2 là do sự khác biệt về độ âm điệncủa oxi và lưu huỳnh. Độ âm điện của nguyên tử trung tâm càng nhỏ thì các cặpelectron liên kết bị đẩy nhiều về phía các nguyên tử liên kết, nên chúng chiếm vùngkhông gian nhỏ xung quanh nguyên tố trung gian. Độ âm điện của oxi lớn hơn S nêngóc hoá trị Cl – O – Cl lớn hơn Cl – S – Cl.b]. Sự sai biệt góc hóa trị trong phân tử OF 2 và OCl2 cũng do sự khác biệt về độ âmđiện của các nguyên tử liên kết. Nguyên tử liên kết có ĐÂĐ càng lớn thì góc hóa trịcàng nhỏ. Flor có độ âm điện lớn hơn Clor nên góc hóa trị F– O –F nhỏ hơn Cl–O–Cl.45. Trích Đề chọn HSGQG - 2003- Bảng Ba]. Nhôm clorua khi hoà tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độkhông quá cao thì tồn tại ở dạng đime [Al 2Cl6]. Ở nhiệt độ cao [700OC] đime bị phân lithành monome [AlCl3]. Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome; Chobiết kiểu lai hoá của nguyên tử nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử ; Mô tả cấu trúchình học của các phân tử đó.b]. Phân tử HF và phân tử H2O có momen lưỡng cực, phân tử khối gần bằng nhau[HF 1,91 Debye, H2O 1,84 Debye, MHF 20, MH 2 O = 18]; nhưng nhiệt độ nóng chảy củahiđroflorua là −83OC thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 0 OC, hãygiải thích vì sao?Hướng dẫn:a] Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome.Nhôm có 2 số phối trí đặc trưng là 4 và 6. Phù hợp với quy tắc bát tử, cấu tạo Lewis củaphân tử đime và monome:..... Cl.: . . Cl : Cl........Monome: Cl −Al − Cl :;ĐimeAlAl. .:..: .Cl. 2..Cl∗ Kiểu lai hoá của nguyênhoá trị;. . tử nhôm : Trong AlCl3 là sp vì Al .có. 3 cặp electron.:...: Cl :ClTrong Al2Cl6 là sp3 vì Al có 4 cặp electron hoá trị.∗ Liên kết trong mỗi phân tử:AlCl3 có 3 liên kết cộng hoá trị có cực giữa nguyên tử Al với 3 nguyên tử Cl.22Al2Cl6: Mỗi nguyên tử Al tạo 3 liên kết cộng hoá trị với 3 nguyên tử Cl và 1 liênkết cho nhận với 1 nguyên tử Cl [Al: nguyên tử nhận; Cl nguyên tử cho].Trong 6 nguyên tử Cl có 2 nguyên tử Cl có 2 liên kết, 1 liên kết cộng hoá trị thôngthường và 1liên kết cho nhận.ClAl120OClPhân tử AlCl3: nguyên tử Al lai hoá kiểu sp2 [tam giác phẳng]nên phân tử có cấu trúc tam giác phẳng, đều, nguyên tử Al ởtâm còn 3 nguyên tử Cl ở 3 đỉnh của tam giác.Phân tử Al2Cl6: cấu trúc 2 tứ diện ghép với nhau. Mỗi nguyêntử Al là tâm của một tứ diện, mỗi nguyên tử Cl là đỉnh của tứdiện. Có 2 nguyên tử Cl là đỉnh chung của 2 tứ diện.• Alb].O ClM = 20µ = 1,91 Debye∗ Phân tửH−Fcó thể tạo liên kết hiđro;−H⋅ ⋅ ⋅ F−120OCl120OOOO••OOOM = 18µ = 1,84 DebyeH−O−Hcó thể tạo liên kết hiđro−H⋅ ⋅ ⋅ O−∗ Nhiệt độ nóng chảy của các chất rắn với các mạng lưới phân tử [nút lưới là các phân tử]phụ thuộc vào các yếu tố:- Khối lượng phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao.- Lực hút giữa các phân tử càng mạnh thì nhiệt độ nóng chảy càng cao. Lực hútgiữa các phân tử gồm: lực liên kết hiđro, lực liên kết van der Waals [lực định hướng,lựckhuếch tán].∗ Nhận xét: HF và H2O có momen lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần bằng nhau vàđều có liên kết hiđro khá bền, đáng lẽ hai chất rắn đó phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉnhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao hơn của nước [vì HF momen lưỡng cực lớnhơn, phân tử khối lớn hơn, liên kết hiđro bền hơn].Tuy nhiên, thực tế cho thấy Tnc[H2O] = OOC > Tnc[H2O] = −83OC.∗ Giải thích:Mỗi phân tử H−F chỉ tạo được 2 liên kết hiđro với 2 phân tử HF khác ở hai bênH−F⋅ ⋅ ⋅ H−F⋅ ⋅ ⋅ H−F. Trong HF rắn các phân tử H−F liên kết với nhau nhờ liên kết hiđro23tạo thành chuỗi một chiều, giữa các chuỗi đó liên kết với nhau bằng lực van der Waalsyếu. Vì vậy, Khi đun nóng đến nhiệt độ không cao lắm thì lực van der Waals giữa cácchuỗi đã bị phá vỡ, đồng thời một phần liên kết hiđro cũng bị phá vỡ nên xảy ra hiệntượng nóng chảy.Mỗi phân tử H−O−H có thể tạo được 4 liên kết hiđro với 4 phân tử H 2O khác nằm ở4 đỉnh của tứ diện. Trong nước đá mỗi phân tử H 2O liên kết với 4 phân tử H 2O khác tạothành mạng lưới không gian 3 chiều. Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡmạng lưới không gian 3 chiều với số lượng liên kết hiđro nhiều hơn so với ở HF rắn dođó đòi hởi nhiệt độ cao hơn.HHOHHOO46. a] Những nguyên tố nào hình thành các halogenua cộng hóa trị?b] Đặc tính của loại hợp chất đó?Hướng dẫn:a] Những halgenua cộng hóa trị là những halogenua có mạng lưới phân tử. Lực tươngtác giữa các phân tử trong tinh thể là lực Van der Waals.Các nguyên tố không kim loại, các kim loại ở mức oxi hóa cao tạo ra các halogenua cộnghóa trị.b] Các halogenua cộng hóa trị có một số đặc tính sau: nói chung đều dễ bay hơi; tantrong dung môi không cực; không dẫn điện khi nóng chảy cũng như khi tan trong dungmôi không cực, dễ dàng bị thủy phân tạo ra axit halogen hidric. Chẳng hạn:BiCl3 + 3H2O → Bi[OH]3 + 3HCl.II.2.2. HỢP CHẤT CHỨA OXI CỦA HALOGEN47. So sánh tính bền, tính oxi hóa của các oxit Cl 2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7? Tại sao các oxitđó không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp?Hướng dẫn: Theo dãy Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7 tính bền tăng, tính oxi hóa giảm.Vì Cl, O có độ điện âm gần tương đương nên không thể điều chế bằng phương pháp tổnghợp trực tiếp từ Clo và Oxi mà phải điều chế bằng phương pháp gián tiếp.48.Cấua]Trongtrúccácphânoxittửđócủaoxitcácnào24oxitcótínhCl 2O,thuậnClO2,từ?Cl2O7lído?b] Bằng những phản ứng nào có thể chứng minh được rằng các oxit của Clo đều làcác Anhiđrit? Viết phương trình của các phản ứng?Hướng dẫn:a] Trong các oxit của Clo thì ClO 2 có tính thuận từ vì trong phân tử có một electronchưa ghép đôi [xem Bài tập 3].b] Bằng phản ứng cho tác dụng với nước tạo ra axit hoặc phản ứng với dung dịchkiềm tạo ra muối để minh họa các oxit đó là các anhidrit.Cl2O là anhidrit của axit hipoclorơ.ClO2 là anhidrit hỗn tạp của axit hipoclorơ HClO2 và axit cloric HClO3.Cl2O6 là anhidrit hỗn tạp của axit cloric và axit pecloric HClO4.Cl2O7 là anhidrit của axit pecloric.Chẳng hạn các phản ứng:Cl2O + 2KOH → 2KC lO + H2O2ClO2 + 2KOH → KClO2 + KClO3 + H2OCl2O6 + H2O → HClO3 + HClO4Cl2O7 + H2O → 2HClO4.49. Hãy trình bày một vài đặc điểm của các oxit của halogen?Hướng dẫn:Đã biết được các oxit sau đây:FClBrIOF2Cl2OBr2OI2O4O2F2ClO2Br3O3[hoặc]I4O9O3F2Cl2O6BrO3O4F2Cl2O7BrO2I2O5Flo có độ điện âm lớn hơn oxi nên các oxit của flo có thể coi là các florua của oxi, trongđó chỉ có OF2 là tồn tại ở nhiệt độ phòng.Nói chung đều là những hợp chất không bền dễ bị phân hủy, dễ nổ, nên đều có khả năngphản ứng. Bền hơn cả là I2O5 , chất rắn trắng, đến 3000C không bị phân hủy, điều chếbằng cách khử nước của axit Iotic ở 2000C. I2O4 được coi là muối Iotyl Iotat IO[IO]3, cònI4O9 là muối Iotat của Iot hóa trị ba I[IO3]3.50. Viết các công thức các axit chứa Oxi của các halogen. Tên gọi các axit và muốitương ứng?Hướng dẫn: Các halogen đã tạo ra các axit chứa oxi như sau:25