Tính chất của các halogen hiđric biến đổi như thế nào từ flo đến iot

HỆ THỐNG BÀI TẬP LÝ THUYẾT VỀ NHÓM HALOGEN
II.1. ĐƠN CHẤT HALOGEN
II.1.1. CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VẬT LÝ
1. Trình bày đặc điểm cấu trúc nguyên tử của halogen [bán kính nguyên tử, cấu trúc
electron năng lượng ion hóa, ái lực electron]. Từ đặc điểm đó hãy cho biết trong hai
khuynh hướng phản ứng [oxi hóa khử] của các halogen thì khuynh hướng nào là chủ
yếu ?
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 chu
kì. 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 eV
Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron tăng, do đó đến
Iot có khả năng 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]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 np

sang nd tạo 3, 5, 7 e độc thân. Khi tạo liên kết với các nguyên tử có độ âm điện lớn hơn
các 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 có
một electron không ghép đôi ở obitan np hai electron không ghép đôi ở hai nguyên tử

1


ghép lại với nhau tạo thành phân tử hai nguyên tử mỗi nguyên tử đều đạt cấu hình bền
như 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 trừ
Flo, chúng đều có khả năng tạo ra mức oxi hóa +1 khi chúng liên kết với một nguyên tố
khác 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 thể
xảy ra các quá trình kích thích electron như sau:
s

p

d

s

p


d

s

p

d

s

p

d

Kết quả tạo ra 3, 5, 7 electron không ghép đôi ứng với các trạng thái hóa trị 3, 5, 7 của
halogen. Quá trình kích thích đó xảy ra dưới ảnh hưởng của những nguyên tử có độ điện
âm mạnh hơn.
Lớp ngoài cùng của nguyên tử Flo không có obitan d, muốn tạo ra trạng thái hóa trị lớn
hơn 1 ở Flo, phải kích thích electron từ obitan 2p sang lớp thứ 3, không có nguyên tố nào
có 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 cặp
đôi 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 những
hợp chất kém bền. Chẳng hạn ClO2 là hợp chất có số lẻ electron.
O
Cl
O

Là hợp chất chưa bão hòa hóa trị, do đó có khuynh hướng kết hợp hoặc nhường một

electron:
2


ClO2 + 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 không
bền, 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:
F2
Cl2
Br2
I2
[Kcal/mol]
38
9
46
35
Hãy giải thích Tại sao từ F 2 đến Cl2 năng lượng liên kết tăng, nhưng Cl 2 đến I2 năng
lượng liên kết giảm?
Hướng dẫn: Phương pháp Obitan phân tử đã mô tả cấu hình electron của các phân tử
halogen như sau:

[σ ] [σ ] [σ ] [π ] [π ] [π ] [π ]
2

S


* 2

2

Z

S

2

2

y

x

* 2

* 2

x

y

Nghĩa là hai nguyên tử halogen liên kết với nhau bằng một liên kết σ [σ z]. Ngoài liên kết
σ, trong phân tử Cl2, Br2, I2 còn có một phần liên kết π tạo ra bởi sự xen phủ của các
obitan d.
Trong phân tử Flo, liên kết chỉ được hình thành do một loạt các electron hóa trị, không có
khả 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 một

nguyên tử và obitan d còn bỏ trống của nguyên tử khác; có thể mô tả theo sơ đồ sau:
3s

3p

3d

3d

3p

3s

Sự hình thành các liên kết π đó đã làm cho phân tử các halogen bền rõ rệt. Flo không có
khả năng tạo ra liên kết π nên phân tử Flo có năng lượng liên kết bé hơn so với Clo. Từ
Clo đến Iot do bán kính nguyên tử tăng, độ dài liên kết tăng:
F2
DX X [Ǻ]
1,42
nên năng lượng liên kết giảm.
5.

Cl2
2,00

Br2
2,29

I2
2,17


Phản ứng phân hủy phân hủy phân tử thành nguyên tử X 2 2X của các halogen ở

các nhiệt độ sau:
F2
Cl2
Br2
[ C] 450
800
600
Hãy giải thích sự thay đổi độ bền nhiệt của các phân tử halogen.
o

3

I2
400


Hướng dẫn: Trong phân tử hai nguyên tử của các halogen, độ bền nhiệt của phân tử liên
quan 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:
F2
Tnc[ C]:
-223
o
Ts[ C]:
-187
Nhận xét và giải thích?

o

Cl2
-101
-34,1

Br2
-7,2
38,2

I2
113,5
184,5

Hướng dẫn: Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các halogen tăng. Tính chất đó phụ
thuộc 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 khuếch
tán, 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 đến
I, bán kính nguyên tử tăng, độ phân cực tăng do đó tương tác khuếch tán tăng làm cho
nhiệt 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 là
những chất không cực nên ít tan trong dung môi có cực [ví dụ: H 2O] và tan nhiều trong
dung 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 là

chất hóa học không?
Hướng dẫn: Các tinh thể hiđrat Cl 2.8H2O là những hợp chất bao. Các hidrat đó được
hình thành ở nhiệt độ thấp và ở áp suất cao khi bão hòa khí clo. Trong tinh thể nước đá có
những khoảng trống được hình thành khi các phân tử nước liên kết với nhau bằng liên kết
Hidro, ở áp suất cao các nguyên tử khí đã thâm nhập vào các khoảng trống đó, các
nguyên tử khí tương tác với các phân tử nước nhờ có lực khuếch tán, lực này không đủ để
hình thành hợp chất phức [một loại hợp chất hóa học], do đó Cl 2.8H2O không phải là loại
hợp chất hóa học thực sự.
4


9.
hóa,
a]

Hãy so sánh các đại lượng: Ái lực electron, năng lượng liên kết, năng lượng hiđrat
thế
Tại

tiêu
sao

khả

chuẩn
năng

của

Clo


phản

ứng

và
của

Flo
Flo

từ
lại

đó

giải

lớn

hơn

thích:
Clo?

b] Tại sao trong dung dịch nước Flo có tính oxi hóa mạnh hơn Clo
Hướng dẫn: So sánh:
F2
Cl2
Năng lượng liên kết X2 [Kcal/mol]

37
59
Ái lực electron X + e X [Kcal/nguyên tử g]
79
83
Năng lượng hiđrat hóa của X- [Kcal/mol]
121
90
0
Thế tiêu chuẩn E X2/2X [Von]
2.87
1,36
Ta thấy rằng năng lượng liên kết và ái lực electron của Flo bé hơn Clo; năng lượng hidrat
lớn 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 liên
kết 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 hơn
Clo, nhưng năng lượng hiđrat hóa của Ion F - lại lớn hơn nhiều so với ion Cl - , do đó trong
dung 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 halogen
thì tính dương điện lại tăng?
Hướng dẫn: Từ Flo đến Iot, năng lượng ion hóa giảm nên khả năng nhường electron
tăng. Không tồn tại ion Flo dương. Các halogen còn lại có số oxi hóa dương. Iot có khả
năng 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]3


II.1.2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
11. Bằng phản ứng với hidro hãy chứng minh rằng tính oxi hóa của các halogen giảm
dần từ Flo đến Iot.
Hướng dẫn: Dựa vào điều kiện phản ứng và nhiệt tạo thành của phản ứng khi cho H 2
phản ứng với halogen để chứng minh.
5


Η = -288,6 KJ/mol

F2 + H2 2HF

Nổ mạnh ngay ở nhiệt độ rất thấp -2520C và trong bóng tối
Cl2 + H2 2HCl

Η = -92,3 KJ/mol

Nổ khi chiếu sáng hoặc đun nóng

Br2 + H2 2HBr

Η = -35,98 KJ/mol

Nhiệt độ cao, không nổ

I2 + H2O 2HI

Η = 25,9 KJ/mol

Nhiệt độ cao hơn, 2 chiều, không nổ


12. 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 này
không? Giải thích.
Hướng dẫn: a] Các halogen tác dụng với H2O theo các phương trình phản ứng sau:
2F2 + 2H2O 4HF + O2
Cl2 + H2O HCl + HClO

K= 4,2.104

Br2 + H2O HBr + HBrO

K= 7,2.10-4

I2 + H2O HI + HIO

K= 2,1.10-13

Khả 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 = 2H2O

E0=+0,81V

F2 + 2e 2F-

E0= +2,86 V

Cl2 + 2e 2Cl-


E0= +1,36V

Br2 + 2e 2Br-

E0= +1,07V

I2 + 2e 2I-

E0= +0,53V

Chẳng hạn với trường hợp Flo:
E0=2,06V

2F2 + 2H2O 4HF + O2
Như 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 với
số

oxi

hóa

tối

đa

của


các

kim

loại

đó?

Lấy

ví

dụ

để

minh

họa.

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 thấp
đều có tính khử, trong khi đó các halogen lại là chất oxi hóa mạnh.

6


b] Khi chất rắn tương tác với chất khí, khả năng phản ứng phụ thuộc vào cấu trúc của
chất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với các kim loại trên tạo ra bám

chắc 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 nhóm
halogen thì tính khử tăng.
Hướng dẫn: Flo không thể hiện tính khử
Cl2 + F2 2ClF
5Cl2 + Br2 + 6H2O 2HBrO3 + 10HCl
Iot khử được Clo và Brom phản ứng tương tự
15. Viết phương trình phản ứng khi cho dung dịch nước Clo tác dụng với dung dịch
NaOH, 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 I2
tạo ra IO3- làm cho dung dịch mất màu.
Cl2 + 2KI I2 + 2KCl
5Cl2 + I2 + 6H2O 2HIO3 + 10HCl
Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O
4Cl2 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 những
phương

trình

phản

ứng

nào

xảy

ra.


b]Khi cho Cl2 tác dụng với dung dịch KOH loãng sau đó đun nóng dung dịch từ từ lên
7000C người ta thu được chất gì? Viết các phương trình phản ứng.
Hướng dẫn
a] Các Halogen tác dụng với H2O [xem bài 12]. Khi cho các Halogen tác dụng với
dung dịch kiềm, phản ứng tạo ra Hipohalogenit [XO -], nhưng trong môi trường kiềm các
Hipohalogenit 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.

7


Như vậy quá trình phân hủy đó tăng khi nhiệt độ tăng; từ Clo đến Iot quá trình phân hủy
tăng. Do đó, khi cho các Halogen tác dụng với dung dịch kiềm, phản ứng xảy ra theo các
phương trình:
Cl2 + 2KOH
3Cl2 + 6KOH
3Br2 + 6KOH

t0 thường KCl
700C
0

+ KClO + H2O

5KCl + KClO3 + 3H2O


t thường

5KBr + KBrO3 + 3H2O

3I2 + 6KOH 5KI +KIO3 + 3H2O
b] 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 hợp
muối rắn gồm KClO3 và KCl, đến 4000C KClO3 phân hủy tạo ra KClO4 và KCl, khi đun
nóng 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 với
lượng 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 khi
dung dịch bắt đầu xuất hiện màu xanh chàm. Cho V ml dung dịch A tác dụng với dung
dịch HCl dư thu được kết tủa. Viết phương trình phản ứng xảy ra.
Hướng dẫn:
Phản ứng: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O 2NaHSO4 + 8HCl
Na2SO3 + Cl2 + H2O Na2SO4 + 2HCl
NaHSO4 + BaCl2 NaCl + HCl + BaSO4.
Na2SO4 + BaCl2 NaCl + BaSO4.
I2 + 2Na2S2O3 Na2S2O6 + 2NaI
Na2S2O3 + 2HCl 2NaCl + SO2 + S + H2O

II.1.3. ĐIỀU CHẾ
18. Khi thực hành, một học sinh lắp dụng cụ điều chế khí Cl2 như hình vẽ sau:

8


a] 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:
0

t
MnO2 + 4HCl
MnCl2 + Cl2 + 2H2O

b] 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 HCl
10% 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 dung
dịch 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 khô
khí [loại hơi nước].
19. Khi điều chế clo trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng giữa dung dịch HCl đặc và
MnO2 đun nóng. Khí clo thoát ra thường lẫn hơi nước và HCl. Đề xuất phương pháp làm
tinh 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 dịch
H2SO4 đặc.

9



Dung dịch NaCl bão hòa để hấp thụ HCl do HCl tan tốt trong nước, hòa tan NaCl vào để
giảm độ tan của Cl2 trong nước do có cân bằng:
Cl2 + H2O

H+ + Cl- + HClO

NaCl 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 có
chứa ion Florua?
c] Flo là chất oxi hóa mạnh nhưng tại sao khi điều chế Flo bằng phương pháp điện
phân 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, F2
b] Vì rằng thế điện cực của Flo rất lớn, Flo tác dụng với nước rất mạnh nên không thể
điều chế Flo bằng phương pháp điện phân dung dịch nước có chứa Ion Florua, mà phải
điện 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 của
chất rắn được tạo ra. Sản phẩm do phản ứng của Flo với đồng hoặc thép tạo ra bám chắc
vào 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 tác
dụng 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 phải
đun nóng dùng thế điện cực tương đương nhau. [E0Cl2/2Cl-=1,36V; E0Cr2O72-/Cr3+ trong
môi trường axit là 1,36V].
II.2. HỢP CHẤT HALOGEN
II.2.1- HỢP CHẤT VỚI HIDRO, HALOGENUA

10


22. 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 HI
nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi tăng.
Các hidro halogenua tương tác với nhau bằng lực tương tác giữa các phân tử gồm lực
định hướng, lực khuếch tán và lực cảm ứng. Nhưng năng lượng tương tác cảm ứng
thường rất bé so với năng lượng tương tác định hướng và tương tác khuếch tán, do đó ảnh
hưởng 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 của
các 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 phát
sinh được liên kết Hidro, đồng thời năng lượng tổng quát của tương tác giữa các phân tử
giảm do tương tác định hướng giảm.
Từ HCl đến HI năng lượng tương tác khuếch tán chiếm ưu thế so với tương tác định
hướng 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 nóng
chảy cho HS nhận xét quy luật biến đổi và yêu cầu giải thích:
HF
HCl

HBr
HI
t nóng chảy [ C]
-83
-114,2
-88
-50,8
t0 sôi [0C]
19,5
-84,9
-66,7
-35,8
23. Độ bền đối với nhiệt từ HF đến HI thay đổi như thế nào? Có phù hợp với sự thay đổi
0

0

nhiệt 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 từ
HF đến HI có các giá trị sau:
HF
HCl
HBr
Độ dài liên kết HX [Ǻ]
1,02
1,28
1,41
Năng lượng liên kết HX [Kcal/mol]
135
103

87
0
Phân hủy ở 1000 C [%]
Không 0,014 0,5
Trong dãy đó, độ bền đối với nhiệt giảm do độ dài liên kết tăng và năng lượng

HI
1,60
71
33
liên kết

giảm. Độ bền đối với nhiệt chỉ phụ thuộc vào năng lượng liên kết của phân tử, còn nhiệt
độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lại phụ thuộc vào năng lượng tương tác giữa các phân tử.

11


24. a]

Hỗn

hợp

đẳng

phí

[hay


hỗn

hợp

đồng

sôi]

là

gì?

b] Tại sao dung dịch HCl nồng độ lớn hơn 20% lại có hiện tượng bốc khói trong
không 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 đổi
và không thay đổi thành phần của hỗn hợp ở áp suất không đổi. Chất nguyên chất cũng
có đặc tính như thế, nhưng với hỗn hợp đồng sôi thì khi áp suất thay đổi không những
nhiệt độ sôi mà cả thành phần của hỗn hợp cũng thay đổi theo. Ví dụ Hidro Clorua tạo
thành 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]
150
500
760
1000
2500
Thành phần HCl [%]
22,5
20,9

20,2
19,7
18,0
Các hidro halogenua khác cũng tạo nên các hỗn hợp đồng sôi có thành phần và nhiệt độ
sôi 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. Khi
đun nóng dung dịch HCl đặc lớn hơn 20% thì đầu tiên khí Hidro Clorua bốc ra, còn nếu
dung dịch dưới 20% thì trước hết hơi nước thoát ra và nồng độ axit tăng. Trong cả hai
trường hợp đó, khi hàm lượng của HCl trong axit đạt đến 20,2% [ở 760 mmHg] thì thu
được 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 dịch
khi

đã

biết

khối

lượng

riêng

của

dung

dịch


?

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 lượng
HCl là: 12%, 20%, 30%, 32,5%.
Hướng dẫn:
Có thể xác định nhanh hàm lượng % của HCl trong dung dịch bằng cách nhân hai con
số 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 khối
lượng 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 %.
12


b] 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 axit
mạnh?
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 trong
nước xảy ra quá trình Ion hóa tạo ra H3O+ và F-, sau đó Ion F- lại tương tác với phân tử
HF 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 kết
nhỏ 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.
[%]

HF

HCl


HBr

HI

9

92,6

93,5

95

độ 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 hóa

13


28. a] Tại sao khi cho HCl tác dụng với Sắt hoặc Crom lại tạo ra FeCl 2, CrCl2 mà không
phải

là

FeCl3,

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 tự

2H+/H2
Thế điện cực chuẩn[V]

Fe2+/Fe

0 -0,44

Fe3+/Fe

-0,03667

Cr2+/Cr

-0,9

Cr3+/Cr

-0,74

29. a] Trong các muối Kali halogenua muối nào có thể phản ứng được với FeCl 3 để tạo
nên

FeCl2?

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; 0,54V

E0[Fe3+/Fe2+] = 0,77V > 0,54V Tính E0 phản ứng>0
b] Tính khử của các halogenhidric tăng dần từ HF đến HI
30. a] Viết các phương trình phản ứng khi cho H 2SO4 đặc tác dụng với hỗn hợp CaF 2,
SiO2.

Ứng

dụng

của

phản

ứng?

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 tác
dụng được với Silic đioxit.
SiO2 + 4HF = 2H2O+ SiF4
Sau đó silic tetraflorua tác dụng với HF dư tạo ra axit Hecxa flosilixic H 2SiF3 tan trong
nước:
SiF4 + 2HF = H2SiF3
Axit Clohidric không có khả năng ăn mòn được thủy tinh.
b] Không
31. 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 30
b] Trong cả hai trường hợp sản phẩm tạo ra đều như nhau:
Na2O.CaO.6SiO2 + 14H2F2 Na2SiF6 + CaSiF6 + 4SiF4 + 14 H2O.

14


Tuy nhiên khi thủy tinh bị dung dịch axit Flohiđric ăn mòn thì sản phẩm phản ứng sẽ
chuyển vào dung dịch và bề mặt bị ăn mòn sẽ trở nên trong suốt.
32. a] Tại sao tính khử của các

hidro halogenua tăng lên từ HF đến HI?

b] Tại sao các dung dịch axit Bromhiđric và axit Iothiđric không thể để trong không
khí? Hãy viết các phương trình phản ứng khi cho Oxi tác dụng với dung dịch axit
halogenhiđric.
Hướng dẫn:
a] Vì độ bền đối với nhiệt giảm, năng lượng liên kết giảm nên tính khử của các hidro
halogenua 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 phản
ứng thuận nghịch:
t < 6000C

4HCl [khí] + O2

t > 6000C


2H2O + 2Cl2

HCl 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 không
màu, nhưng để lâu trong không khí dung dịch sẽ vàng dần do tạo ra các halogen tự do:
4HBr + O2 [KK] 2H2O + 2Br2
4HI + O2 [KK] 2H2O + 2I2
Trường hợp HI dung dịch nhuốm màu vàng nhanh hơn so với dung dịch HBr.
33. a]

Tại

sao

hidrohalogenua

lại

tan

rất

mạnh

trong

nước?

b] Khi cho hidro clorua tan trong nước có hiện tượng gì? Tại sao dung dịch lại có tính

axit? 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 môi
có 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.

15


34. 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 đến
2500C thì thực tế xảy ra hoàn toàn. Phản ứng thứ hai xảy ra ở nhiệt độ cao hơn khoảng
400-5000C.
b] HF, HCl là những khí dễ tan trong nước do đó phải dùng muối khan và axit H2SO4
đặc để tránh sự hòa tan của các khí.
Khi dùng H2SO4 loãng và NaCl loãng phản ứng sẽ không tạo ra hidroclorua vì phần lớn
cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo ra H 2SO4 ít phân li hơn HCl. Nhưng nếu dùng dung
dịch NaCl đậm đặc và H2SO4đặc thì khi đun nóng, cân bằng có thể chuyển dịch sang phải
vì HCl dễ bay hơi hơn.
c] Phương pháp trên có thể dùng để điều chế HF nhưng không thể vận dụng cho HBr và
HI vì chúng đều là chất khử mạnh.
2HBr + H2SO4 Br2 + SO2 + 2H2O


8HI + H2SO4 4I2 + H2S + 4H2O

35. a] Trong công nghiệp, axit HCl
b]

Phương

pháp

đó

dựa

được điều chế bằng phương pháp nào?
trên

những

nguyên

tắc

nào?

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 dùng
phương pháp tổng hợp để điều chế hidro clorua, sau đó cho hấp thụ nước tạo ra axit
Clohidric:
H2 +Cl2 2HCl


H= - 44 Kcal/mol

b] Phương pháp đó dựa trên cơ sở phản ứng dây chuyền. Phản ứng trên xảy ra rất
chậm ở nhiệt độ thường, nhưng khi đun nóng mạnh hoặc có tia lửa điện, hoặc chiếu băng
tia 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 dụng

16


với phân tử Hidro tạo thành HCl và nguyên tử Hidro. Nguyên tử Hidro này lại tác dụng
với phân tử Cl2 tạo thành HCl và nguyên tử Clo
Cl2 + hγ Cl + Cl [kích thích ban đầu]
Cl + H2 HCl + H
H + Cl2 HCl + Cl
Cl + H2 HCl + H
Do đó tạo ra một dãy phản ứng kế tiếp nhau và cứ một phân tử kích thích ban đầu có thể
tạo ra hàng trăm ngàn phân tử HCl khác.
c] Phương pháp đó không thể vận dụng để điều chế các axit halogen hidric khác
được; với HF phản ứng xảy ra quá mãnh liệt; với HBr và HI cho hiệu suất thấp. Điều đó
có thể thấy rõ khi so sánh nhiệt hình thành H của các hidro halogenua:
H[Kcal/mol]

HF

HCl

HBr


HI

-128

-44

-24

+12.

36. Trong các hình vẽ sau, xác định hình vẽ đúng nhất mô tả cách thu khí hidro clorua
trong phòng thí nghiệm.

Phân tích
Bài này giúp HS nhớ lại kĩ năng thực hành điều chế khí HCl trong phòng thí
nghiệm. Để thu được khí HCl thì ta làm như thế nào? HS quan sát 4 hình vẽ, sau đó
phân tích rằng khí HCl là một chất khí nặng hơn không khí, dễ tan trong nước. Do
đó hình vẽ số 2, 3, 4 là không thể được. Vậy kết quả là hình 1.

17


37. Hãy giải thích tại sao PbI 2 [ chất rắn màu vàng] tan dễ dàng trong nước nóng, và khi
để 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 > 0

Còn 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]

Những

nguyên

tố

nào

tạo

ra

các

halogenua

ion?

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 kim
loại có nhiều mức oxi hóa cũng tạo ra các halogenua ion ở mức oxi hóa thấp của kim
loại.

b] Mức độ ion trong liên kết của các hợp chất đó thay đổi tùy theo bản tính của kim
loại và của các halogen. Ví dụ:
Kim loại có mức oxi hóa khác nhau thì halogenua thấp có bản tính ion cao hơn halogenua
cao; 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. Chẳng
hạn 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 nhiệt
độ sôi cao; mức độ ion trong phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy càng cao. Dẫn điện
khi nóng chảy và khi tan trong nước. Đa số tan trong nước tạo ra các ion hidrat hóa. Khi
các halogenua đều là ion thì độ tan tăng từ florua đến Iotua [do năng lượng mạng lưới
giảm 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 XeO3
1. 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.
18


3. 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 động
Hướng dẫn:

..
:F
..

.. ..
Xe
..


..
:F
..

..
F:
..

XeF2: thẳng; 180o

..
:F :
..
Xe
..
:..
F:

..
F:
..

..
:O
..

..
Xe


..
O
.. :

:O
.. :

XeF4: vuông phẳng; 90o XeO3: tháp tam giác; 107o

XeF2 không phân cực. Cả hai lưỡng cực liên kết Xe F có cùng độ lớn; chúng bù trừ lẫn
nhau vì phân tử là thẳng.
XeF4 không phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe F có cùng độ lớn, chúng bù trừ lẫn
nhau vì phân tử là vuông phẳng.
XeO3 phân cực: các lưỡng cực liên kết Xe O có cùng độ lớn và dạng hình học phẳng
dẫn đến một lưỡng cực thực sự.
Xe có điện tích hình thức dương trong mọi hợp chất trên. Vì vậy chúng là những chất oxi
hóa rất hoạt động
41. Viết công thức Lewis, kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoán
cấu trúc hình học các phân tử và ion sau: XeO2F4, ICl4+, PCl4
Hướng dẫn:
Phân tử
XeO2F4

Công

thức Đa diện phối Hình học

VSEPR

trí


XeO2F4E0

Bát diện

Công thức Lewis

phân tử
Bát diện

O
F

F

Xe
F

ICl4+

ICl4+E1

Lưỡng tháp tam Bập bênh

O
Cl

Cl

giác


I

+

Cl
Cl

PCl4

PCl4E1

Lưỡng tháp tam Bập bênh
Cl

giác

Cl
_
P

Cl
Cl

19

F


42. Cho biết kiểu lai hóa các AO hóa trị của nguyên tử trung tâm, dự đoán cấu trúc hình

học các phân tử và ion sau: SOF4, TeCl4, BrF3, I3-, ICl4-?
Hướng dẫn:
Phân tử
Lai hóa
Hình học phân tử
3
SOF4
sp d
lưỡng tháp tam giác
3
TeCl4
sp d
tháp vuông
3
BrF3
sp d
hình chữ T
3
I3
sp d
thẳng
3 2
ICl4
IX4E2 sp d
vuông phẳng
43. Trích đ ề chọn đội dự tuyển olympic Quốc tế 2006
Trong 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 trình
phản 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 độ
bền của liên kết CX và làm tăng lực đẩy nội phân tử. Vì lí do này mà phân tử COI 2 rất
không bền vững và không tồn tại được.
b]. Phân tử COX2 phẳng, nguyên tử trung tâm C ở trạng thái lai hoá sp2.
X
O=C
X
Góc OCX > 120 còn góc XCX < 120 vì liên kết C=O là liên kết đôi, còn liên kết C-X là
o

o

liên 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]

Hotth

O = CX2


[k]

o

Hth [C]tc

-1 /2E [O=O]

-E [XX]
E [C=O] + 2E [CX]

20


C [k]

o

+

O [k]

+

2X [k]

o

Hhth [COX2]k = Hth [C]tc 1/2 E [O=O] E [XX] + E [C=O] + 2E [CX]

o

o

Hhth [COF2]k Hhth [COCl2]k = E [ClCl] E [FF] + 2E [CF] 2E [CCl]
liên kết ClCl bền hơn liên kết FF

E [ClCl] E [FF] < 0

liên kết CF bền hơn liên kết CCl

2E [CF] 2E [CCl] < 0.

o [COCl2]k < 0
Vậy: Hhtho [COF2]k Hhth

d].

COCl2 + 4 NaOH

Hhtho [COF2]k < Hhtho [COCl2]k

Na2CO3 + 2 NaCl + 2 H2O

44. 1] Cho biết sự biến đổi trạng thái lai hoá của nguyên tử Al trong phản ứng sau và
cấu tạo hình học của AlCl3, AlCl Θ4 .
Θ
AlCl3 + Cl AlCl Θ4
2] 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]
S
Cl

o

103

O

và

Cl

111o

Cl

Cl

[b]
O
F 103 15 F

111o

Cl


Cl

Θ

AlCl3 + Cl AlCl Θ4

Hướng dẫn:
1]

O

và

o

- 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 học
Cl
Cl
Θ
Al
Cl

Al
Cl

Tam giác phẳng

Cl Cl


Cl

Tứ diện

2]
H

F

H N+ B- F
H

NH3 Ag+ NH3 ClΘ

F
21


* Nitơ còn 1 cặp electron tự do

* Ag+ còn obital/hoá trị trống

* B còn obital hoá trị trống
3] Trong các phân tử, nguyên tử trung tâm đều có trạng thái lai hoá sp 3 và có cấu tạo
góc.
a]. Sự sai biệt góc hoá trị trong phân tử SCl 2 và OCl2 là do sự khác biệt về độ âm điện
của oxi và lưu huỳnh. Độ âm điện của nguyên tử trung tâm càng nhỏ thì các cặp
electron liên kết bị đẩy nhiều về phía các nguyên tử liên kết, nên chúng chiếm vùng
không gian nhỏ xung quanh nguyên tố trung gian. Độ âm điện của oxi lớn hơn S nên

góc 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 âm
điện của các nguyên tử liên kết. Nguyên tử liên kết có ĐÂĐ càng lớn thì góc hóa trị
càng nhỏ. Flor có độ âm điện lớn hơn Clor nên góc hóa trị F O F nhỏ hơn ClOCl.
45. Trích Đề chọn HSGQG - 2003- Bảng B
a]. Nhôm clorua khi hoà tan vào một số dung môi hoặc khi bay hơi ở nhiệt độ
không quá cao thì tồn tại ở dạng đime [Al 2Cl6]. Ở nhiệt độ cao [700OC] đime bị phân li
thành monome [AlCl3]. Viết công thức cấu tạo Lewis của phân tử đime và monome; Cho
biết kiểu lai hoá của nguyên tử nhôm, kiểu liên kết trong mỗi phân tử ; Mô tả cấu trúc
hình 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 của
hiđroflorua là 83OC thấp hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 0 OC, hãy
giải 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 của
phân tử đime và monome:
..
..
. Cl
.
: . . Cl : Cl
..
..
.
.
.
.
Monome

: Cl Al Cl :
;
Đime
Al
Al
. .:

..
: .Cl. 2

..
Cl
Kiểu lai hoá của nguyên
hoá trị;
. . tử nhôm : Trong AlCl3 là sp vì Al .có. 3 cặp electron
.:..
.
: Cl :

Cl

Trong 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.
22


Al2Cl6: Mỗi nguyên tử Al tạo 3 liên kết cộng hoá trị với 3 nguyên tử Cl và 1 liên
kết 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 thông

thường và 1liên kết cho nhận.

Cl

Al

120O

Cl

Phân 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 ở
tâm còn 3 nguyên tử Cl ở 3 đỉnh của tam giác.
Phân tử Al2Cl6: cấu trúc 2 tứ diện ghép với nhau. Mỗi nguyên
tử Al là tâm của một tứ diện, mỗi nguyên tử Cl là đỉnh của tứ
diện. Có 2 nguyên tử Cl là đỉnh chung của 2 tứ diện.
Al
b].
O Cl
M = 20
µ = 1,91 Debye

Phân tử

HF

có thể tạo liên kết hiđro

;

H F

120O

Cl

120O

O
O

O





O

O
O

M = 18
µ = 1,84 Debye

HOH
có 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 hút
giữa các phân tử gồm: lực liên kết hiđro, lực liên kết van der Waals [lực định hướng,lực
khuếch tán].
Nhận xét: HF và H2O có momen lưỡng cực xấp xỉ nhau, phân tử khối gần bằng nhau và
đều có liên kết hiđro khá bền, đáng lẽ hai chất rắn đó phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ
nhau, HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao hơn của nước [vì HF momen lưỡng cực lớn
hơn, 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 HF chỉ tạo được 2 liên kết hiđro với 2 phân tử HF khác ở hai bên
HF HF HF. Trong HF rắn các phân tử HF liên kết với nhau nhờ liên kết hiđro
23


tạo thành chuỗi một chiều, giữa các chuỗi đó liên kết với nhau bằng lực van der Waals
yếu. Vì vậy, Khi đun nóng đến nhiệt độ không cao lắm thì lực van der Waals giữa các
chuỗi đã bị phá vỡ, đồng thời một phần liên kết hiđro cũng bị phá vỡ nên xảy ra hiện
tượng nóng chảy.
Mỗi phân tử HOH có thể tạo được 4 liên kết hiđro với 4 phân tử H 2O khác nằm ở
4 đỉnh của tứ diện. Trong nước đá mỗi phân tử H 2O liên kết với 4 phân tử H 2O khác tạo
thành mạng lưới không gian 3 chiều. Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ
mạng lưới không gian 3 chiều với số lượng liên kết hiđro nhiều hơn so với ở HF rắn do
đó đòi hởi nhiệt độ cao hơn.
H

H
O


H

H

O

O

46. 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 tương
tác 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 cộng
hóa trị.
b] Các halogenua cộng hóa trị có một số đặc tính sau: nói chung đều dễ bay hơi; tan
trong dung môi không cực; không dẫn điện khi nóng chảy cũng như khi tan trong dung
môi 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 HALOGEN
47. So sánh tính bền, tính oxi hóa của các oxit Cl 2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7? Tại sao các oxit
đó 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 tổng
hợp trực tiếp từ Clo và Oxi mà phải điều chế bằng phương pháp gián tiếp.
48.

Cấu
a]


Trong

trúc
các

phân
oxit

tử
đó

của
oxit

các
nào

24

oxit
có

tính

Cl 2O,
thuận

ClO2,
từ?


Cl2O7
lí

do?


b] Bằng những phản ứng nào có thể chứng minh được rằng các oxit của Clo đều là
các 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 electron
chưa ghép đôi [xem Bài tập 3].
b] Bằng phản ứng cho tác dụng với nước tạo ra axit hoặc phản ứng với dung dịch
kiềm 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 + H2O
2ClO2 + 2KOH KClO2 + KClO3 + H2O
Cl2O6 + H2O HClO3 + HClO4
Cl2O7 + H2O 2HClO4.
49. Hãy trình bày một vài đặc điểm của các oxit của halogen?
Hướng dẫn:
Đã biết được các oxit sau đây:
F
Cl
Br
I

OF2
Cl2O
Br2O
I2O4
O2F2
ClO2
Br3O3[hoặc]
I4O9
O3F2
Cl2O6
BrO3
O4F2
Cl2O7
BrO2
I2O5
Flo có độ điện âm lớn hơn oxi nên các oxit của flo có thể coi là các florua của oxi, trong
đó 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 năng
phản ứng. Bền hơn cả là I2O5 , chất rắn trắng, đến 3000C không bị phân hủy, điều chế
bằng cách khử nước của axit Iotic ở 2000C. I2O4 được coi là muối Iotyl Iotat IO[IO]3, còn
I4O9 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 muối
tương ứng?
Hướng dẫn: Các halogen đã tạo ra các axit chứa oxi như sau:
25