Giải SBT Hoá học 10 Chân trời bài 17 Tính chất vật lí và hóa học các đơn chất nhóm

Bài tập 17.1. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, halogen thuộc nhóm

A. IA.          B. IIA.             C. VIIA.         D. VIIIA. 

Hướng dẫn: Đáp án: C (Do có 7e lớp ngoài cùng và là nguyên tố p)

Bài tập 17.2. Halogen tồn tại thể lỏng ở điều kiện thường là

A. fluorine.       B. bromine.         C. lodine.         D. chlorine.

Hướng dẫn: Đáp án: B   

Bài tập 17.3. Đơn chất halogen ở thể khí, màu vàng lục là

A. chlorine.      B. lodine.       C. bromine.   D. fluorine.

Hướng dẫn: Đáp án: A

Bài tập 17.4. Nguyên tố có tính oxi hoá yếu nhất thuộc nhóm VIIA là

A. chlorine. B. iodine. C. bromine. D. fluorine.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.5. Cấu hình electron nguyên tử thuộc nguyên tố halogen là

A. ns²np².           B. ns²np³.             

C. ns²np⁵.           D. ns²np⁶. 

Hướng dẫn: Đáp án: C

Bài tập 17.6. Ứng dụng nào sau đây không phải của CI₂?

A. Xử lí nước bể bơi.        B. Sát trùng vết thương trong y tế.

C. Sản xuất nhựa PVC.    D. Sản xuất bột tẩy trắng. 

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.7. Halogen nào được dùng trong sản xuất nhựa Teflon?

A. Chlorine. B. lodine. C. Fluorine. D. Bromine. 

Hướng dẫn: Đáp án: C

Bài tập 17.8. Nguyên tố halogen được dùng trong sản xuất nhựa PVC là

A. chlorine.               B. bromine.

C. phosphorus.        D. carbon.

Hướng dẫn: Đáp án: A

Bài tập 17.9. Halogen được điều chế bằng cách điện phân có màn ngăn dung dịch muối ăn là

A. fluorine.   B. chlorine.      C. bromine.    D. iodine.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.10. Nguyên tố halogen dùng làm gia vị, cần thiết cho tuyến giáp và phòng ngừa khuyết tật trí tuệ là 

A. chlorine.        B. iodine.        C. bromine.     D. flourine.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.11. Halogen nào tạo liên kết ion bền nhất với sodium?

A. Chlorine. B. Bromine. C. lodine.   D. Flourine.

Hướng dẫn: Đáp án: D 

Bài tập 17.12. Liên kết trong phân tử đơn chất halogen là

A. liên kết van der Waals.          C. liên kết ion. 

B. liên kết cộng hoá trị.              D. liên kết cho nhận. 

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.13. Theo chiều từ F → Cl → Br → I, bán kính của nguyên tử

A. tăng dần.        C. không thay đổi. 

B. giảm dần.       D. không có quy luật. 

Hướng dẫn: Đáp án: A

Bài tập 17.14. Đặc điểm của halogen là

A. nguyên tử chỉ nhận thêm 1 electron trong các phản ứng hoá học.

B. tạo liên kết cộng hoá trị với nguyên tử hydrogen.

C. nguyên tử có số oxi hoá –1 trong tất cả hợp chất.

D. nguyên tử có 5 electron hoá trị.

Hướng dẫn: Đáp án: B

Bài tập 17.15. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Trong tự nhiên, không tồn tại đơn chất halogen.

B. Tính oxi hoá của đơn chất halogen giảm dần từ F, đến I

C. Khí chlorine ẩm và nước chlorine đều có tính tẩy màu.

D. Fluorine có tính oxi hoá mạnh hơn chlorine, oxi hoá Cl^- trong dung dịch NaCl thành Cl₂. 

Hướng dẫn: Đáp án: D 

Bài tập 17.16. Giá trị độ âm điện của halogen và hydrogen trong bảng sau:

Dựa vào giá trị độ âm điện, sắp xếp theo thứ tự giảm dần khả năng liên kết của halogen với hydrogen. So sánh độ phân cực của các phân tử hydrogen halide.

Hướng dẫn: 

Từ F đến I, độ âm điện giảm dần, khả năng liên kết với nguyên tử hydrogen giảm dần.

Thứ tự giảm dần khả năng liên kết với hydrogen: F > Cl > Br > I.

Bài tập 17.17. Cho phương trình hoá học của 2 phản ứng như sau:

Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Br₂+ 2Nal → 2NaBr + I₂

Phương trình chứng minh tính chất nào của halogen?

Hướng dẫn:

Cl₂ có tính oxi hoá mạnh hơn Br₂ nên Cl₂ oxi hoá ion Br⁻ trong dung dịch muối thành Br₂

Br₂ có tính oxi hoá mạnh hơn I₂, nên Br₂ oxi hoá ion I⁻ trong dung dịch muối thành I2. 

Thứ tự giảm dần tinh oxi hoá: Cl₂ > Br₂> I₂

Bài tập 17.18. Hoàn thành phương trình hoá học của các phản ứng chứng minh tính chất halogen:

a) Br₂+ K →

b) F₂ + H₂O →

c) Cl₂ + Ca (OH)₂ →

d) Cl₂ + Nal →

Nhận xét vai trò của halogen trong các phản ứng trên. 

Hướng dẫn: 

a) Br₂ + 2K → 2KBr (Br₂ có vai trò là chất oxi hoá do số oxi hoá giảm từ 0 xuống -1)

b) 2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂(F₂ là chất oxi hoá do số oxi hoá giảm từ 0 xuống -1)

c) 2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ → CaCl₂ + Ca(CIO)₂ + H₂O  (CI2 vừa là chất oxi hoá vừa là chất khử do số oxi hoá thay đổi từ 0 sang +1, -1) 

d) Cl₂ + 2Nal → 2NaCl + I₂ (CI₂ là chất oxi hoá do số oxi hoá giảm từ 0 xuống -1) 

Bài tập 17.19. Muối NaCl có lẫn một ít Nal. Nhận biết sự có mặt của muối Nal có trong hỗn hợp.

Hướng dẫn: 

Bước 1: Hoà tan mẫu muối vào nước, thêm vài giọt hồ tinh bột, hỗn hợp dung dịch không màu.

Bước 2: Nhỏ vài giọt nước chlorine vào hỗn hợp dung dịch trên, xuất hiện màu xanh đen. 

Cl₂ + 2Nal → 2NaCl + I₂ ↓

Đặc trưng của iodine gặp hồ tinh bột, dung dịch có màu xanh đen.

Bài tập 17.20. Trong hợp chất, số oxi hoá của halogen (trừ F) thường là −1, +1, +3, +5, +7. Tại sao các số oxi hoá chẵn không đặc trưng đối với halogen trong hợp chất?

Hướng dẫn:

Chlorine (CI) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Bromine (Br) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵

lodine (I) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁵

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử halogen ns²np⁵, có 1 electron không ghép đôi; chlorine, bromine, iodine tạo hợp chất có mức oxi hoá –1 khi liên kết với nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn như kim loại, hydrogen,... và tạo mức oxi hoá +1 khi liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như oxygen, fluorine,... Ngoài ra, chlorine, bromine, iodine còn các ô lượng tử chưa lấp đầy, có thể xảy ra các quá trình kích thích electron lên phân mức năng lượng cao hơn, tạo ra mức oxi hoá +3, +5, +7.

Vì vậy, các số oxi hoá chẵn không đặc trưng đối với halogen trong hợp chất.  

Bài tập 17.21. Tại sao trong hợp chất của halogen, nguyên tố fluorine chỉ thể hiện số oxi hoá −1, còn các nguyên tố chlorine, bromine, iodine là −1, +1, +3, +5, +7? 

Hướng dẫn:

Cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử halogen ns²np⁵, có 1 electron không ghép đôi; chlorine, bromine, iodine tạo hợp chất có mức oxi hoá –1 khi liên kết với nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn như kim loại, hydrogen,... và tạo mức oxi hoá +1 khi liên kết với nguyên tử có độ âm điện lớn hơn như oxygen, fluorine,...

Ngoài ra, chlorine, bromine, iodine còn các ô lượng tử chưa lấp đầy, có thể xảy ra các quá trình kích thích electron lên phân mức năng lượng cao hơn, tạo ra mức oxi hoá +3, +5, +7.

Cấu hình electron của fluorine là 1s²2s²2p⁵ ở lớp electron ngoài cùng có 1 electron không ghép đôi, không có ô lượng tử trống, khi hình thành liên kết hoá học, không có nguyên tử nào có độ âm điện lớn hơn fluorine đủ để cung cấp năng lượng cho quá trình kích thích, vì vậy, fluorine chỉ thể hiện mức oxi hoá –1 trong các hợp chất.

Bài tập 17.22. Tại sao đơn chất halogen it tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ không phân cực như hexane (C₆H₁₄), carbon tetrachloride (CCI₄)?

Hướng dẫn:

Chất tan dễ dàng hoà tan trong dung môi có cùng bản chất: chất tan phân cực dễ tan trong dung môi phân cực và ngược lại. Đơn chất halogen là chất không phân cực nên dễ tan trong các dung môi không phân cực như hexane, carbon tetrachloride và it tan trong dung môi phân cực như nước)

Bài tập 17.23. Tại sao chỉ có tên gọi nước chlorine, bromine, iodine nhưng không có nước fluorine? 

Hướng dẫn: 

Dựa trên kết quả thực nghiệm về độ hoà tan của các halogen trong nước ở 25 ° C, fluorine phản ứng mãnh liệt với nước theo phương trình: 2F2+ 2H2O → 4HF + O2, nên không tồn tại nước fluorine. Các halogen còn lại tác dụng chậm và tan một phần trong nước tạo thành nước halogen  tương ứng.

Bài tập 17.24. Một học sinh thực hiện thí nghiệm và cho kết quả như sau:

Bước 1: Lấy 2 mL dung dịch NaBr vào ống nghiệm, dung dịch không màu.

Bước 2: Lấy tiếp 1 mL hexane vào ống nghiệm, lắc mạnh để quan sát khả năng hoà tan của 2 chất lỏng. Nhận thấy 2 chất lỏng không tan vào nhau và phân tách lớp.

Bước 3: Thêm 1mL nước Cl₂ vào  vào ống nghiệm, lắc đều rồi để yên. Quan sát thấy lớp chất lỏng phía trên có màu da cam.

Viết phương trình hoá học của phản ứng. Thí nghiệm trên chứng minh tính chất vật lí và hoá học nào của halogen tương ứng? 

Hướng dẫn:

Phương trình hoá học của phản ứng: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂

Bước 1: NaBr là hợp chất ion, phân tử phân cực mạnh nên tan tốt trong nước, dung dịch đồng nhất, không màu

Bước 2: Hexane là chất hữu cơ không phân cực, hỗn hợp dung dịch muối NaBr và hexane không tan vào nhau, hexane nhẹ hơn nên phân lớp phía trên.

Bước 3: Br₂ được tạo ra dễ tan trong hexane, lớp chất lỏng phía trên có màu da cam.

Thí nghiệm chứng minh tính tan của đơn chất halogen trong 2 loại dung môi và chứng minh tính oxi hoá của CI₂ mạnh hơn Br₂

Bài tập 17.25. Xác nhận đúng, sai cho các phát biểu trong bảng sau:

Hướng dẫn:

Bài tập 17.26. Các hợp chất hypochlorite hay Chlorine (NaCIO, Ca(CIO)₂) là các hoá chất có tính oxi hoá rất mạnh, có khả năng sát trùng, sát khuẩn, làm sạch nguồn nước (Chlorine được nhắc đến là tên thương mại, không phải đơn chất CI₂). Chlorine ở nồng độ xác định có khả năng tiêu diệt một số mầm bệnh như: 

Chlorine cần dùng là tổng lượng chlorine cần thiết để tiêu diệt mầm bệnh và oxi hoá các chất khử trong nước như iron, manganese, hydrogen sulfide và lượng chlorine tự do còn lại sau khoảng thời gian nhất định. Một nhà máy xử lí nước muốn làm sạch 1 lít nước thì lượng chlorine cần dùng trong 1 ngày là 11 mg để duy trì lượng chlorine tự do từ 0,1 đến 0,2 mg/L tại vòi sử dụng. Một ngày, nhà máy phải cung cấp 3 000 m³ nước xử lí, thì lượng chlorine cần dùng là bao nhiêu? 

Hướng dẫn:

1m³ = 1000 lít

Để xử lí 1 lít nước cần 11 mg chlorine, nhà máy xử lí 3 000 m³ nước/ngày cần khối lượng chlorine là:

3 000 × 11 × 1 000 = 33 kg

Bài tập 17.27. Việt Nam là nước xuất khẩu thuỷ sản thứ 3 trên thế giới, sau Na Uy và Trung Quốc (Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt Nam, tháng 12/2021), xuất khẩu tới hơn 170 nước trên thế giới, trong đó có thị trường lớn như Mỹ và Châu Âu, được xem là thị trường khó tính, nên tiêu chuẩn chất lượng được kiểm soát chặt chẽ trước khi nhập nguyên liệu và sau khi thành phẩm, đóng gói. Trong danh mục tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm có chỉ tiêu về dư lượng chlorine không vượt quá 1 mg/L (chlorine sử dụng trong quá trình sơ chế nguyên liệu để diệt vi sinh vật).

Phương pháp chuẩn độ iodine — thiosulfate được dùng để xác định dư lượng chlorine trong thực phẩm theo phương trình: Cl₂ + 2KI → 2KCI + I₂,

I₂ được nhận biết bằng hồ tinh bột, I₂ bị khử bởi dung dịch chuẩn sodium thiosulfate theo phương trình: I₂  + 2Na₂S₂O₃ → 2Nal + Na₂S₄O₆

Dựa vào thể tích dung dịch Na₂S₂O₃ phản ứng, tính được dư lượng chlorine trong dung dịch mẫu.

Tiến hành chuẩn độ 100 mL dung dịch mẫu bằng dung dịch Na₂S₂O₃ 0,01 M, thể tích Na₂S₂O₃ dùng hết 0,28 mL (dụng cụ chứa dung dịch chuẩn Na₂S₂O₃  là loại microburet 1 mL, vạch chia 0,01 mL). Mẫu sản phẩm trên đủ tiêu chuẩn về dư lượng chlorine cho phép để xuất khẩu không? Giải thích.

Hướng dẫn:

Phương trình hoá học của phản ứng: 

Cl₂ + 2KI → 2KCI + I₂

I₂  + 2Na₂S₂O₃  → 2Nal + Na₂S₄O₆

Tính theo đơn vị mL và mg.

Số mol Na₂S₂O₃ phản ứng: n = 0,01 × 0,28 = 2,8 × 10^-3 (mol)

Theo tỉ lệ các chất trong phương trình, số mol Cl₂ = 1/2 số mol Na₂S₂O₃ = 1,4 × 10^-3 (mol)

Khối lượng Cl₂ có trong 100 ml dung dịch mẫu cần kiểm tra:

m = 1,4 × 10^-3 x 71 = 0,0994 (mg)

Trong 1 L dungdịch mẫu, khối lượng Cl₂ là: 0,0994 × 10 = 0,994 (mg).

So sánh với tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm về dư lượng chlorine không vượt quá 1 mg/L, mẫu sản phẩm trên đủ tiêu chuẩn xuất khẩu.