Bài 21. Nhóm halogen

Mục tiêu bài học

• Nêu được trạng thái tự nhiên, đặc điểm cấu hình electron lớp ngoài cùng và xu hướng biến đổi tính chất của các nguyên tố nhóm VIIA.
• Mô tả và giải thích được xu hướng biến đổi trạng thái, màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi của các đơn chất halogen.
• Giải thích được tính oxi hoá mạnh và xu hướng giảm dần tính oxi hoá từ fluorine đến iodine qua các phản ứng với kim loại, hydrogen, nước, dung dịch kiềm và muối halide.
• Thực hiện được thí nghiệm chứng minh và so sánh tính oxi hoá của các halogen.
• Nêu được ứng dụng và phương pháp điều chế chlorine trong công nghiệp.

Khái niệm chính

Nhóm halogen (VIIA)

Gồm fluorine, chlorine, bromine, iodine (và astatine, tennessine phóng xạ), có 7 electron lớp ngoài cùng $ns^2np^5$.

Phân tử halogen

Gồm hai nguyên tử liên kết bằng một liên kết cộng hoá trị không phân cực ($X_2$).

Tính oxi hoá của halogen

Khả năng nhận thêm 1 electron tạo ion $X^-$; giảm dần từ F₂ đến I₂.

Phản ứng tự oxi hoá – tự khử

Phản ứng trong đó cùng một nguyên tố vừa tăng vừa giảm số oxi hoá, như Cl₂ tác dụng với nước hoặc dung dịch NaOH.

Nước Javel

Dung dịch hỗn hợp NaCl và NaClO tạo khi dẫn chlorine vào dung dịch NaOH, dùng để tẩy màu, sát khuẩn.

Sự thăng hoa của iodine

Iodine rắn màu tím đen chuyển trực tiếp thành hơi khi đun nóng nhẹ.

Thí nghiệm

• Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm

  Giáo viên biểu diễn

  Mục đích: Giải thích tác dụng tẩy màu của chlorine qua phản ứng với nước.

  Giấy màu ẩm trong bình chlorine bị nhạt màu dần do Cl₂ phản ứng với nước tạo HClO có tính oxi hoá mạnh; trong phản ứng này chlorine vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử.

  Dụng cụ: Bình tam giác chứa khí chlorine, Nút đậy gắn thanh kim loại, Mẩu giấy màu ẩm

• Phản ứng thế của halogen với muối halide

  Học sinh thực hành

  Mục đích: So sánh tính oxi hoá của Cl₂, Br₂ và I₂.

  Nước chlorine làm dung dịch NaBr chuyển vàng (Br₂) và dung dịch NaI chuyển nâu (I₂); nước bromine cũng đẩy iodine khỏi NaI. Thứ tự tính oxi hoá: Cl₂ > Br₂ > I₂.

  Dụng cụ: Dung dịch NaBr, Dung dịch NaI, Nước chlorine, Nước bromine loãng, 3 ống nghiệm

  Làm thí nghiệm ảo

• Điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn

  Mô phỏng / video

  Mục đích: Quan sát phương pháp sản xuất chlorine trong công nghiệp.

  Chlorine thoát ra ở anode, hydrogen và NaOH tạo thành ở cathode; màng ngăn giữ cho Cl₂ không tác dụng với NaOH.

  Dụng cụ: Dung dịch NaCl bão hoà, Bình điện phân có màng ngăn, Điện cực trơ, Nguồn điện một chiều

  Làm thí nghiệm ảo