30 Bài tập về Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA (2024) có đáp án chi tiết nhất

Bài tập về Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm VIIA

I. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn

- Nhóm halogen gồm những nguyên tố thuộc nhóm VIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học: fluorine (F); chlorine (Cl); bromine (Br); iodine (I); astatine (At) và tennessine (Ts).

- Trong đó astatine (At) và tennessine (Ts) là các nguyên tố phóng xạ.

2. Trạng thái tự nhiên của các halogen

- Halogen trong tự nhiên không tồn tại ở dạng đơn chất, chủ yếu tồn tại dưới dạng muối của các ion halide (F^-, Cl^-, Br^-, I^-).

3. Tính chất vật lý của các halogen

- Các halogen ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực như hexane (C₆H₁₄), carbon tetrachloride (CCl₄), …

- Từ fluorine đến iodine:

+ Trạng thái tập hợp của đơn chất ở 20^oC thay đổi: fluorine và chlorine ở thể khí, bromine ở thể lỏng, iodine ở thể rắn.

+ Màu sắc đậm dần: fluorine có màu lục nhạt, chlorine có màu vàng lục, bromine có màu nâu đỏ, iodine có màu đen tím.

+ Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng dần.

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng bởi 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 và nhiệt độ sôi tăng.

4. Tính chất hóa học của các halogen

- 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 tương ứng.

Sơ đồ tổng quát: X + 1e → X^-

- Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine.

a. Tác dụng với kim loại

- Các halogen phản ứng với kim loại thể hiện các mức độ khác nhau:

+ Fluorine tác dụng được với tất các các kim loại, ví dụ:

2Ag + F₂ → 2AgF

+ Chlorine tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au, Pt. Ví dụ:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

+ Bromine phản ứng với nhiều kim loại, nhưng khả năng phản ứng yếu so với fluorine và chlorine. Ví dụ:

2Na + Br₂ → 2NaBr

+ Iodine phản ứng với kim loại yếu hơn so với bromine, chlorine và fluorine. Ví dụ:

2Al + 3I₂  $\stackrel{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}{\to }$2AlI₃

b. Tác dụng với hydrogen

- Khi tác dụng với hydrogen, fluorine phản ứng nổ mạnh ngay cả trong bóng tối, nhiệt độ rất thấp (-252^oC)

H₂ + F₂ → 2HF

- Chlorine phản ứng trong điều kiện chiếu sáng hoặc đun nóng

H₂ + Cl₂ $\stackrel{\mathrm{askt}}{\to }$  2HCl

- Bromine phản ứng khi đun nóng 200 – 400^oC

H₂ + Br₂  $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ 2HBr

- Iodine phản ứng khó khăn hơn, cần đun nóng 350 – 500^oC, chất xúc tác Pt và phản ứng xảy ra thuận nghịch.

H₂ + I₂  $\stackrel{350-{500}^{\mathrm{o}}\mathrm{C},\mathrm{Pt}}{\rightleftarrows }$ 2HI

Mở rộng:

+ Fluorine phản ứng mạnh với nước, bốc cháy trong hơi nước nóng.

2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂↑

+ Chlorine và bromine tác dụng chậm với nước tạo thành hydrohalic acid và hypohalous acid, khả năng phản ứng của bromine khó khăn hơn.

Cl₂ + H₂O ⇄ HCl + HClO

Br₂ + H₂O ⇄ HBr + HBrO

+ Iodine phản ứng rất chậm với nước tạo iodic acid

3I₂ + 3H₂O ⇄ 5HI + HIO₃

c. Tác dụng với dung dịch kiềm

- Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng.

- Ví dụ:

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

3Cl₂ + 6NaOH $\stackrel{>{70}^{\mathrm{o}}\mathrm{C}}{\to }$ 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

Chú ý:

+ Hỗn hợp dung dịch NaCl và NaClO được gọi là nước Javel, có tính oxi hóa mạnh nên được dùng làm chất tẩy màu và sát trùng.

+ Phản ứng của chlorine với dung dịch kiềm được dùng để sản xuất các chất tẩy rửa, sát trùng, tẩy trắng trong ngành dệt, da, bột giấy, …

d. Tác dụng với dung dịch muối halide

- 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.

Ví dụ:

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂

e. Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm

Cl₂ + H₂O ⇄ HCl + HClO

- Phản ứng giữa chlorine và nước là thuận nghịch nên tạo ra dung dịch gồm nước, hydrochloric acid (HCl); hypoclorous acid (HClO) cùng chlorine.

- Hypoclorous acid (HClO) có tính oxi hóa mạnh có thể phá hủy các hợp chất màu nên khí chlorine ẩm có tính tẩy màu.

- Tính tẩy màu của khí chlorine ẩm được ứng dụng:

+ Tẩy trắng sợi, vải, giấy.

+ Sản xuất chất tẩy rửa.

+ Tiệt trùng nước sinh hoạt, nước trong các bể bơi.

5. Phương pháp giải bài tập

+ Bước 1: Tính số mol các chất đề bài đã cho số liệu và viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

+ Bước 2: Tính toán luôn theo phương trình phản ứng hóa học hoặc đặt ẩn nếu đề bài là hỗn hợp.

+ Bước 3: Lập phương trình toán học và giải phương trình Số mol các chất cần tìm.

+ Bước 4: Tính toán theo yêu cầu đề bài.

Lưu ý: Trong một hỗn hợp mà có nhiều phản ứng xảy ra thì phản ứng trung hoà được ưu tiên xảy ra trước.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Điện phân nóng chảy một muối 11,7g halogenua NaX người ta thu được 2,24 lít khí (đktc).

a) Xác định nguyên tố X ?

b) Tính thế tích khí HX thu được khi cho X tác dụng với 4,48 lít H₂ ở đktc ?

c) Tính tỷ lệ % các khí sau phản ứng ?

Lời giải:

PTHH: 2NaX → 2Na + X₂

a, n_X2 = 0,1 mol ⇒ n_NaX = 2. 0,1 = 0,2 mol.

M_NaX = 11,7/0,2 = 58,5 ⇒ X = 35,5 (Cl)

b, X₂ + H₂ → 2HX

n_H2 = 0,2 mol ⇒ n_HX = 2. n_X2= 0,2 mol (H₂ dư)

⇒ V_HX = 0,2.22,4 = 4,48 l

c, Sau phản ứng có 0,2 mol khí HCl và 0,1 mol H₂ dư

%HCl= 0,2/(0,2 + 0,1)= 66,67%

⇒ %H₂ = 33,33%

Ví dụ 2.Nung 12,87 g NaCl với H₂SO₄ đặc, dư thu được bao nhiêu lít khí ở đktc và bao nhiêu gam muối Na2SO₄, biết hiệu suất của phản ứng là H= 90%.

Lời giải:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl

Ví dụ 3. Cho 31,6 g KMnO₄ tác dụng với dung dịch HCl dư sẽ thu được bao nhiêu lít Cl₂ (ở đktc) nếu H của phản ứng là 75%.

Lời giải:

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

n_KMnO4 = 31,6/ 158 = 0,2 mol

III. Bài tập tự luyện     

Câu 1. Nhận định sai về đặc điểm lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen là

A. đều có 5 electron ở lớp ngoài cùng;

B. phân lớp s có 2 electron;

C. phân lớp p có 5 electron;

D. chưa đạt cấu hình electron bền vững như khí hiếm.

Đáp án đúng là: A

Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố halogen có 7 electron, trong đó 2 electron trên phân lớp s và 5 electron trên phân lớp p; chưa đạt cấu hình electron bền vững như khí hiếm.

Vậy nhận định A sai.

Câu 2. Kết luận đúng là

A. Đơn chất halogen tồn tại ở dạng phân tử X₂;

B. Liên kết trong phân tử đơn chất halogen là liên kết cộng hóa trị phân cực;

C. Liên kết trong phân tử đơn chất halogen là liên kết cộng hóa trị không phân cực;

D. Cả A và C đều đúng.

Đáp án đúng là: D

Do nguyên tử các nguyên tố halogen đều có 7 electron lớp ngoài cùng, thiếu 1 electron để đạt cấu hình bền vững giống khí hiếm. Do đó mỗi hai nguyên tử halogen góp chung 1 cặp electron để hình thành phân tử.

Công thức cấu tạo: X – X; Công thức phân tử X2.

Liên kết trong phân tử đơn chất halogen là liên kết cộng hóa trị không phân cực.

Câu 3. Đơn chất halogen ở có màu vàng lục là

A. F₂

B. Cl₂

C. Br₂

D. I₂

Đáp án đúng là: B

Đơn chất halogen có màu vàng lục là Cl2.

Câu 4. Kết luận sai là

A. Màu sắc của các đơn chất halogen đậm dần từ fluorine đến iodine;

B. Trạng thái tập hợp của đơn chất ở 20°C thay đổi: fluorine và chlorine ở thể khí, bromine ở thể lỏng, iodine ở thể rắn;

C. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi giảm dần fluorine đến iodine;

D. Các đơn chất halogen tan ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ (riêng fluorine phản ứng mãnh liệt với nước).

Đáp án đúng là: C

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi giảm dần fluorine đến iodine ⇒ sai.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của đơn chất halogen bị ảnh hưởng bởi 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, dấn đến nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng.

Câu 5. Phát biểu đúng là

A. Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa tăng dần từ fluorine đến iodine;

B. Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ fluorine đến iodine;

C. Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính khử mạnh, tính khử giảm dần từ fluorine đến iodine;

D. Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine.

Đáp án đúng là: D

Tính chất hóa học đặc trưng của halogen là tính oxi hóa mạnh, tính oxi hóa giảm dần từ fluorine đến iodine.

Câu 6. Các nguyên tố nhóm VIIA gồm

A. fluorine, chlorine, bromine, iodine và hai nguyên tố phóng xạ astatine, tennessine;

B. sulfur, chlorine, bromine, indium và hai nguyên tố phóng xạ astatine, tennessine;

C. fluorine, chlorine, boron, iodine và hai nguyên tố phóng xạ astatine, tennessine;

D. fluorine, calcium, boron, iodine và hai nguyên tố phóng xạ astatine, tennessine

Đáp án đúng là: A

Các nguyên tố nhóm VIIA gồm: fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I) và hai nguyên tố phóng xạ astatine (At), tennessine (Ts).

Câu 7. Vị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn là

A. nhóm VIIB;

B. nhóm IA;

C. nhóm VIIIA;

D. nhóm VIIA.

Đáp án đúng là: DVị trí của nhóm halogen trong bảng tuần hoàn là nhóm VIIA.

Câu 8. Các khoáng chất fluorite, fluorapatite, cryolite đều chứa nguyên tố

A. F;

B. Cl;

C. Br;

D. I.

Đáp án đúng là: A

Quặng fluorite (CaF2); quặng cryolite (Na3AlF6); quặng fluorapatite (Ca5F(PO4)3).

Do đó các khoáng chất này đều chứa nguyên tố F.

Câu 9. Nguyên tố halogen có hàm lượng nhiều nhất trong tự nhiên là

A. fluorine (F);

B. chlorine (Cl);

C. iodine (I)

D. bromine (Br).

Đáp án đúng là: B

Nguyên tố chlorine (Cl) có nhiều trong nước biển mà 71% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi biển và đại dương nên trong các nguyên tố halogen thì chlorine có hàm lượng nhiều nhất trong tự nhiên.

Câu 10. Phát biểu đúng là

A. Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng đơn chất

B. Trong tự nhiên, halogen tồn tại ở chủ yếu ở dạng đơn chất;

C. Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hợp chất chủ yếu của halogen là muối halide;

D. Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất là muối halide.

Đáp án đúng là: C

Trong tự nhiên, halogen chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Hợp chất chủ yếu của halogen là muối halide.

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học 10 hay khác:

30 bài tập về Brom (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 bài tập về Hydrogen halide. Muối halide (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Hydrogen halide và hydrohalic acid (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Nguyên tố và đơn chất halogen (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Nhóm Halogen (2024) có đáp án chi tiết nhất