Giải SGK Hóa học 10 Bài 17 (Chân trời sáng tạo): Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA

Giải bài tập Hóa học lớp 10 Bài 17: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA

Giải hóa học 10 trang 105 Chân trời sáng tạo

Mở đầu trang 105 Hóa học 10: Trong đèn halogen, bao quanh dây tóc làm bằng wolfram là các khí hiếm như krypton, xenon và một lượng nhỏ halogen như bromine hoặc iodine, giúp tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Đèn halogen được sử dụng trong các máy sưởi, lò nướng, bếp halogen hồng ngoại,… do đặc điểm tỏa nhiều nhiệt.

Nhu cầu về nước sạch là thiết yếu và cấp bách của con người, nước sạch được dùng cho sinh hoạt, ăn uống và sản xuất. Cách xử lí nước phổ biến hiện nay là sử dụng nước chlorine hoặc các chất có chứa chlorine để khử trùng nước

Nhóm halogen gồm những nguyên tố nào? Halogen có những tính chất và ứng dụng trong lĩnh vực nào?

Lời giải:      

– Nhóm halogen gồm những nguyên tố nhóm VIIA: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), astatine (At), tennessine (Ts)

– Tính chất: tác dụng với kim loại, hydrogen, dung dịch kiềm, muối halide

– Ứng dụng:

   + Fluorine: chảo chống dính, kem đánh răng

   + Chlorine: sát khuẩn, khử trùng

   + Bromine: thuốc an thần, tráng phim ảnh

   + Iodine: chống bướu cổ, chất xúc tác, dược phẩm, thuốc nhuộm

Giải hóa học 10 trang 106 Chân trời sáng tạo

1. Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Câu hỏi 1 trang 106 Hóa học 10: Quan sát Hình 17.1, cho biết vị trí nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

Phương pháp giải:

Quan sát Hình 17.1 và nhận xét

Lời giải:

Halogen nằm ở nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn

2. Trạng thái tự nhiên của các halogen

Câu hỏi 2 trang 106 Hóa học 10: Hãy kể tên một số chất chứa nguyên tố halogen

Phương pháp giải:

CaF₂, Ca₅(PO₄)₃F, Na₃AlF₆, NaCl, KCl

Lời giải:

Một số chất chứa nguyên tố halogen

   + Fluorite: CaF₂

   + Fluorapatite: Ca₅(PO₄)₃F

   + Cryolite: Na₃AlF₆

   + Muối ăn: NaCl, KCl

   + Brommargyrite: AgBr

   + Iodargyrite: AgI

Câu hỏi 3 trang 106 Hóa học 10: Từ các thông tin và quan sát Hình 17.2, nhận xét dạng tồn tại của các nguyên tố halogen trong tự nhiên

Phương pháp giải:        

Tồn tại dưới dạng hợp chất

Lời giải:

Trong tự nhiên, các halogen không tồn tại dưới dạng đơn chất, chủ yếu tồn tại dưới dạng muối của các ion halide

Giải hóa học 10 trang 107 Chân trời sáng tạo

Luyện tập trang 107 Hóa học 10: Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi biển và đại dương, phần còn lại là các lục địa và đảo. Theo em, hàm lượng nguyên tố halogen nào nhiều nhất trong tự nhiên?

Phương pháp giải:

Thành phần của biển và đại dương là muối NaCl, KCl

Lời giải:

Trên Trái Đất, 71% là biển và đại dương mà thành phần chủ yếu của nước biển là muối chloride

=> Hàm lượng nguyên tố chloride là nhiều nhất trong tự nhiên

3. Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen. Đặc điểm cấu tạo phân tử halogen

Câu hỏi 4 trang 107 Hóa học 10: Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen

Phương pháp giải:

Các nguyên tố nhóm halogen đều có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải:

– F: (He)2s²2p⁵

– Cl: (Ne)3s²3p⁵

– Br: (Ar)4s²4p⁵

– I: (Kr)5s²5p⁵

Câu hỏi 5 trang 107 Hóa học 10: Từ đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết trong phân tử halogen

Phương pháp giải:

– Các nguyên tố nhóm halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải:

– Các nguyên tố nhóm halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

=> Có xu hướng nhận 1 electron (liên kết ion) hoặc bỏ ra 1 electron để góp chung (liên kết cộng hóa trị) để có cấu hình electron bền vững của khí hiếm

Giải hóa học 10 trang 108 Chân trời sáng tạo

4. Tính chất vật lí của các halogen

Câu hỏi 6 trang 108 Hóa học 10: Dựa vào Bảng 17.1, nhận xét sự biến đổi về màu sắc, thể các chất ở điều kiện thường, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen

Phương pháp giải:

Quan sát Bảng 17.1 và nhận xét

Lời giải:

– Trong nhóm halogen, đi từ F đến I

   + Màu sắc: đậm dần: lục nhạt – vàng lục – nâu đỏ – đen tím

   + Thể ở điều kiện thường: khí – khí – lỏng – rắn

   + Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: tăng dần

Câu hỏi 7 trang 108 Hóa học 10: Giải thích sự biến đổi nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi từ fluorine đến iodine

Phương pháp giải:

Phụ thuộc vào tương tác van der Waals

Lời giải:

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng với tương tác van der Waals giữa các phân tử. Từ fluorine đến iodine, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng, làm tăng tương tác van der Waals, dẫn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng

Luyện tập trang 108 Hóa học 10: Ở điều kiện thường, hãy dự đoán astatine tồn tại ở thể khí, thể lỏng hay thể rắn. Giải thích

Phương pháp giải:

Trong nhóm halogen đi từ trên xuống dưới, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng

=> Lực tăng tác van der Waals tăng

Lời giải:

Trong nhóm halogen đi từ trên xuống dưới, khối lượng phân tử và bán kính nguyên tử tăng

=> Lực tăng tác van der Waals tăng

=> Nhiệt độ sôi tăng

=> Astatine trong điều kiện thường tồn tại ở thể rắn

Giải hóa học 10 trang 109 Chân trời sáng tạo

5. Tính chất hóa học của các halogen

Câu hỏi 8 trang 109 Hóa học 10: Từ cấu tạo phân tử halogen và đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử, nhận xét xu hướng hình thành liên kết của nguyên tử halogen trong các phản ứng hóa học

Phương pháp giải:

Các nguyên tử halogen có 7 electron ở lớp ngoài cùng

Lời giải:

– Halogen có cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns²np⁵, nên nguyên tử có xu hướng nhận thêm 1 electron hoặc dùng chung electron với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm

Sơ đồ: X + 1e → X^–

Câu hỏi 9 trang 109 Hóa học 10: Trong phản ứng với kim loại, nhận xét sự biến đổi số oxi hóa của nguyên tử các nguyên tố halogen và viết các quá trình khử xảy ra

Phương pháp giải:

Trong phản ứng với kim loại, halogen sẽ nhận 1 electron của kim loại tạo thành ion halide X^–

Lời giải:

– Trong phản ứng với kim loại, các halogen từ số oxi hóa 0 sẽ nhận thêm 1 electron thành số oxi hóa -1

– Sơ đồ:

F + 1e → F^–

Cl + 1e → Cl^–

Br + 1e → Br^–

I + 1e → I^–

Giải hóa học 10 trang 110 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 10 trang 110 Hóa học 10: Dựa vào điều kiện phản ứng với hydrogen và giá trị năng lượng liên kết của phân tử H – X,  giải thích khả năng phản ứng của các halogen với hydrogen

Phương pháp giải:

Lời giải:

– Đi từ F đến I

  + Điều kiện phản ứng với hydrogen khó dần

  + Năng lượng liên kết H-X giảm dần => Độ bền H-X giảm dần

=> Khả năng phản ứng của các halogen với hydrogen  giảm dần

Câu hỏi 11 trang 110 Hóa học 10: Trong phản ứng với dung dịch kiềm, nhận xét sự biến đổi số oxi hóa của chlorine và cho biết phản ứng này thuộc loại phản ứng gì?

Phương pháp giải:

– Xác định số oxi hóa của Cl trong 2 phản ứng: 

Lời giải:

– Phản ứng thứ nhất:

$\stackrel{0}{C{l}_2}+2NaOH\to Na\stackrel{-1}{Cl}+Na\stackrel{+1}{Cl}O+H_{2}O$

=> Số oxi hóa của Cl từ 0 thành -1 và +1

=> Phản ứng oxi hóa khử trong đó, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

– Phản ứng thứ 2:

$\stackrel{0}{3C{l}_2}+6NaOH\stackrel{>{70}^{o}C}{\to }5Na\stackrel{-1}{Cl}+Na\stackrel{+5}{Cl}{O}_3+3H_{2}O$

=> Số oxi hóa của Cl từ 0 thành -1 và +5

=> Phản ứng oxi hóa khử trong đó, Cl₂ vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử

Giải hóa học 10 trang 111 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 12 trang 111 Hóa học 10: Tiến hành thí nghiệm 1, quan sát và ghi nhận hiện tượng

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm và quan sát

Lời giải:

– Ống nghiệm 1: dung dịch không màu chuyển thành màu vàng nhạt

– Ống nghiệm 2: dung dịch không màu chuyển thành vàng, khi cho hồ tinh bột (không màu) thì dung dịch chuyển màu xanh tím

Câu hỏi 13 trang 111 Hóa học 10: Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 1

Phương pháp giải:

– Ống 1: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

– Ống 2: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

Lời giải:

– Giải thích kết quả:

   + Ống nghiệm 1: dung dịch không màu chuyển thành màu vàng nhạt của Br₂

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

   + Ống nghiệm 2: dung dịch không màu chuyển thành vàng của I₂, khi cho hồ tinh bột (không màu) thì dung dịch chuyển màu xanh tím do I₂ làm đổi màu hồ tinh bột

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

Câu hỏi 14 trang 111 Hóa học 10: Tiến hành thí nghiệm 2, quan sát và ghi nhận hiện tượng

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm và quan sát hiện tượng

Lời giải:

Hiện tượng: Giấy màu ẩm bị nhạt màu dần sau đó mất màu

Giải hóa học 10 trang 112 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi 15 trang 112 Hóa học 10: Dựa vào phương trình hóa học của các phản ứng, giải thích kết quả thí nghiệm 2.

Phương pháp giải:

2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O

Lời giải:

Sản phẩm tạo thành có khí Cl₂, khí Cl₂ bay lên tác dụng với H₂O (giấy màu ẩm) tạo thành hỗn hợp có tính tẩy màu

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

=> Giấy màu ẩm bị nhạt màu dần sau đó mất màu

Luyện tập trang 112 Hóa học 10: Viết phương trình hóa học của các phản ứng sau:

Cu + Cl₂  →                                                         (1)

Al + Br₂  →                                                         (2)

Ca(OH)₂ + Cl₂  →                                               (3)

KOH + Br₂  $\stackrel{>{70}^{o}C}{\to }$                               (4)

Cl₂ + KBr →                                                         (5)

Br₂ + NaI →                                                         (6)

Lời giải:

Cu + Cl₂  →  CuCl₂                                                       (1)

2Al + 3Br₂  →   2AlBr₃                                                 (2)

2Ca(OH)₂ + 4Cl₂  →  CaCl₂ + Ca(ClO)₂  + 2H₂O        (3)

6KOH + 3Br₂  $\stackrel{>{70}^{o}C}{\to }$ 5KBr + KBrO₃ + 3H₂O        (4)

Cl₂ + 2KBr →  2KCl + Br₂                                            (5)

Br₂ + 2NaI →  2KBr + I₂                                               (6)

Vận dụng trang 112 Hóa học 10: Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng vào lĩnh vực nào trong đời sống?

Phương pháp giải:

Tính tẩy màu: sát trùng, sát khuẩn

Lời giải:

– Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng trong lĩnh vực

   + Diệt trùng nước sinh hoạt, diệt các loại vi khuẩn gây bệnh

   + Tẩy trắng sợi, vải, giấy

Giải hóa học 10 trang 113 Chân trời sáng tạo

6. Ứng dụng của các halogen

Câu hỏi 16 trang 113 Hóa học 10: Nhận xét vai trò của halogen trong đời sống, sản xuất và y tế

Phương pháp giải:

– Fluorine, chlorine, bromine, iodine

Lời giải:

– Fluorine: dùng làm chảo chống dính, thuốc trừ sâu, chống gián và được cho vào thuốc đánh răng, tạo men răng

– Chlorine: chất tẩy trắng, khử trùng nước, sản xuất 1 số chất hữu cơ

– Bromine: thuốc an thần, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm, mực in, tráng phim ảnh

– Iodine: phòng bướu cổ, thiểu năng trí tuệ; ngoài ra còn dùng để sát trùng và dùng trong dược phẩm, thuốc nhuộm

=> Halogen có vai trò rất quan trọng trong đời sống, sản xuất và y tế

Câu hỏi 17 trang 113 Hóa học 10: Tìm hiểu thêm những ứng dụng khác của halogen trong thực tế

Lời giải:

– Fluorine được dùng làm chất sinh hàn trong tủ lạnh. Ngoài ra còn dùng trong công nghiệp hạt nhân để làm giàu ²³⁵U

– Hợp chất của bromine được dùng nhiều trong công nghiệp dầu mỏ, hóa chất cho nông nghiệp

Vận dụng trang 113 Hóa học 10: Tại sao có thể sử dụng nước Javel để tẩy những vết mực trên áo trắng, nhưng lại không nên sử dụng trên vải quần, áo có màu?

Phương pháp giải:

Nước Javel có tính tẩy màu

Lời giải:

Nước Javel có tính oxi hóa mạnh, có tính tẩy màu nên có thể tẩy được vết mực trên áo trắng nhưng không nên sử dụng trên vải quần, áo màu vì nước Javel sẽ làm mất màu của quần áo đó

Bài tập (trang 113)

Bài 1 trang 113 Hóa học 10: Hoàn thành các phương trình minh họa tính chất hóa học của các nguyên tố halogen

a) Cl₂ + H₂ →

b) F₂ + Cu →

c) I₂ + Na →

d) Cl₂ + Fe →

e) Br₂ + Ca(OH)₂ →

f) Cl₂ + KOH $\stackrel{{100}^{o}C}{\to }$

g) Br₂ + KI →

Lời giải:

a) Cl₂ + H₂ → 2HCl

b) F₂ + Cu → CuF₂

c) I₂ + 2Na → 2NaI

d) Cl₂ + Fe → FeCl₃

e) Br₂ + Ca(OH)₂ → CaBr₂ + Ca(BrO)₂  + 2H₂O       

f) 3Cl₂ + 6KOH $\stackrel{{100}^{o}C}{\to }$ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

g) Br₂ + 2KI → 2KBr + I₂

Bài 2 trang 113 Hóa học 10: Giải thích vì sao các nguyên tố halogen không tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên

Phương pháp giải:

Các nguyên tố halogen có độ âm điện lớn

Lời giải:

Các nguyên tố halogen có độ âm điện lớn, dễ nhận 1 electron

=> Có tính oxi hóa mạnh

=> Dễ tham gia các phản ứng tạo thành hợp chất

=> Trong tự nhiên, halogen không tồn tại dạng đơn chất

Bài 3 trang 113 Hóa học 10: Chlorine B (C₆H₅ClNNaO₂S) là chất thường được sử dụng để sát khuẩn trên các bề mặt, vật dụng hoặc dùng để khử trùng, sát khuẩn, xử lí nước sinh hoạt. Ở nồng độ cao, chloramine B có tác dụng diệt nấm mốc, vi khuẩn, virus gây bệnh cho người. Chloramine B có dạng viên nén (mỗi viên có khối lượng 0,3 – 2,0 gam) và dạng bột. Chloramine B 25% (250 mg chlorine hoạt tính trong một viên nén như hình bên) được dùng phổ biến, vì tiện dụng khi pha chế và bảo quản 

a) Nồng độ chloramine B khi hòa tan vào nước đạt 0,001% có tác d ụng sát khuẩn dùng trong xử lí nước sinh hoạt. Cần dùng bao nhiêu viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam) để xử lí bình chứa 200 lít nước?

b) Chloramine B nồng độ 2% dùng để xịt trên các bề mặt vật dụng nhằm sát khuẩn, virus gây bệnh. Để pha chế dung dịch này, sử dụng chloramine B 25% dạng bột, vậy cần bao nhiêu gam bột chloramine B 25% pha với 1 lít nước để được dung dịch sát khuẩn 2%

Lời giải:

a) 200 lít nước ⇔ 200 000 g nước

250 mg = 0,25 g

Đặt x là số viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam)

⇒ m _{chất tan} = 0,25x (gam)

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm:

$C\%=\frac{m_{chat\tan }}{m_{dungdich}}.100\%$

⇔ $0,001\%=\frac{0,25.x}{200000+0,25.x}.100\%$

⇔ x = 8

Vậy cần dùng 8 viên nén chloramine B 25% (loại viên 1 gam) để xử lí bình chứa 200 lít nước.

b) 1 lít nước ⇔ 1 kg nước = 1000 g nước.

Đặt y là khối lượng chloramine B 25% dạng bột cần dùng

⇒ m chất tan = 0,25.y (gam)

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm:

$C\%=\frac{m_{chat\tan }}{m_{dungdich}}.100\%$

⇔ $2\%=\frac{0,25y}{1000+0,25y}.100\%$

⇔ y = 81,6 gam

Vậy cần dử dụng 81,6 gam chloramine B 25% dạng bột pha với 1 lít nước để được dung dịch sát khuẩn 2%.

Bài giảng Hóa học 10 Bài 17: Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA – Chân trời sáng tạo

Xem thêm các bài giải SGK Hóa học lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Bài 15: Phương trình tốc độ phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng

Bài 16: Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

Bài 18: Hydrogen halide và một số phản ứng của ion halide